不同力值即刻载荷对即刻种植体骨结合的影响

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2013.50.011

中国组织工程研究

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不同力值即刻载荷对即刻种植体骨结合的影响

吴丹，胡娜，李苏伶，王璐

重庆医科大学附属口腔医院，重庆市 400016

修回日期:2013-11-06 出版日期:2013-12-10 发布日期:2013-12-10
通讯作者: 胡娜，硕士，医师，重庆医科大学附属口腔医院，重庆市 400016 wuvivi19851112@163.com
作者简介:吴丹★，女，1985年生，四川省巴中市人，汉族，2012年重庆医科大学毕业，硕士，医师，主要从事口腔修复方面的研究。 17818723@163.com
基金资助:
2012年重庆市医学科研计划项目(2012-2-140)*

Effects of immediate loadings with different forces on immediate implant-bone ossification

Wu Dan, Hu Na, Li Su-ling, Wang Lu

Stomatology Hospital Affiliated to Chongqing Medical University, Chongqing 400016, China

Revised:2013-11-06 Online:2013-12-10 Published:2013-12-10
Contact: Hu Na, Master, Physician, Stomatology Hospital Affiliated to Chongqing Medical University, Chongqing 400016, China wuvivi19851112@163.com
About author:Wu Dan★, Master, Physician, Stomatology Hospital Affiliated to Chongqing Medical University, Chongqing 400016, China 17818723@163.com
Supported by:
the Medical Science Research Project of Chongqing City in China in 2012, No. 2012-2-140*

摘要/Abstract

摘要：

背景：动物实验研究显示，对即刻种植体进行功能性地早期载荷或者即刻载荷，并不影响种植体的预后。
目的：分析不同力值即刻载荷对即刻种植体骨结合表面成骨的影响。
方法：选用6只成年健康雄性犬，拔除其下颌尖牙和第1磨牙之间的所有牙齿(3颗前磨牙)，并在其相应的拔牙窝位点立即植入奥齿泰GSⅡ种植体各1颗，共计36颗。植入种植体后24 h采用自行设计制作的种植体垂直加载仪每犬左侧3颗种植体由前至后分别加载0，10，20 N，对应每犬右侧3颗种植体由前至后分别加载30，40，50 N，每天以1 Hz 的频率加载10 min，加载0 d及第4，8，12周后分别使用OSSTELL进行ISQ值测量记录。
结果与结论：随着加载力值的增加，血清骨钙素和的表达量呈上升趋势，20 N到达最高值，但到达30 N组时数值呈下降趋势，在50 N组到达最低值。即刻种植后4周各组ISQ值均比种植前有少许下降，其中以加载力值50 N组下降的最多。即刻种植后8周各组ISQ值均有不同程度提升，以20 N组上升程度最大，在即刻种植后12周达到各实验组的峰值。切片中可见植入种植体均能与骨组织发生不同程度结合，各组种植体骨结合界面形成范围与时间成正相关。提示较小力值的载荷对种植体骨结合不会产生影响且有一定的促进作用，但当力值较大(≥20 N)时则会影响种植体骨结合的稳定性。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

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关键词: 组织构建, 口腔组织构建, 种植体, 即刻种植, 即刻载荷, 骨钙素, ISQ值, 省级基金

Abstract:

BACKGROUND: Animal studies showed that functional early load or immediate load on immediate implant did not affect the prognosis of implant.
OBJECTIVE: To analyze the effect of immediate loading with different forces on the binding surface of immediate implant bone ossification.
METHODS: Six adult healthy male dogs were selected. All teeth (three premolars) between cuspid teeth of lower mandible and the first molar were pulled out. One implant (OSSTEM GSII) was immediately implanted, totally 36 implants. The vertical immediate loading by device was used on the implants at 24 hours after implantation. Grouped by the loading force values: 0, 10, 20 N on the left three implants of each dog from front to back, 30, 40, 50 N on the contralateral three implants of each dog, at a frequency of 1 Hz for 10 minutes every day. The implant stability quotient (ISQ) was tested using resonance frequency measurement instrument (OSSTELL) at 0 day, 4, 8, and 12 weeks.
RESULTS AND CONCLUSION: With increased load forces, serum osteocalcin expression increased, and peaked on 20 N, but decreased in 30 N group, and lowest in 50 N group. At 4 weeks after immediate implantation, the ISQ values were slightly less than pre-implantation in each group, especially the 50 N group. At 8 weeks after immediate implantation, ISQ values were increased in each group to different degrees. The increased degree of the 20 N group was maximal. At 12 weeks, a peak value was detected in each experimental group. The implants could bind to bone tissues to different degrees. The range of implant-bone interface formation was positively associated with time. Results indicated that the small force cannot impact implant-bone ossification, but promotes it in a manner, but large force value (≥ 20 N) will affect the stability of the implant-bone ossification.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

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Key words: dental implants, immediate dental implant loading, osteocalcin

中图分类号:

R318

吴丹，胡娜，李苏伶，王璐. 不同力值即刻载荷对即刻种植体骨结合的影响[J]. 中国组织工程研究, doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2013.50.011.

Wu Dan, Hu Na, Li Su-ling, Wang Lu . Effects of immediate loadings with different forces on immediate implant-bone ossification[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2013.50.011.

图/表（结果） 2

2.1 实验动物数量分析实验选用犬6只，实验过程无脱失，均进入结果分析。
2.2 即刻种植后即刻加载结果除50 N载荷组种植体出现了松动但未完全脱落以外，其他组内种植体预后良好均在位，未观察到明显种植体动度，牙周也没观察到明显炎症。见图4。
2.3 即刻种植体后犬血清骨钙素变化结果显示，即刻种植后4周各组血清骨钙素的表达均比种植前有明显提高(P < 0.05)，其中以加载力值20 N组115.62±1.89上升的最多；即刻种植后8周各实验组骨内血清骨钙素水平达到的峰值，与种植前比差异有显著性意义(P < 0.05)；种植后12周呈缓慢下降趋势。见表1。
2.4 ISQ值的变化结果显示，即刻种植后4周各组ISQ值均比种植前有少许下降，其中以加载力值50 N组60.28±3.07下降的最多。即刻种植后8周各组ISQ值均有不同程度提升，与0 d和4周比较差异有显著性意义(P < 0.05)，以20 N组上升程度最大，在即刻种植后12周达到各实验组的峰值，与0 d和4周比较差异有显著性意义(P < 0.05)。见表2。

2.5 即刻种植体后犬组织学变化见图5。
切片中可见植入种植体均能与骨组织发生不同程度结合，各组种植体骨结合界面形成范围与时间成正相关。加载4周后种植体和新生骨组织间仍有明显间隙，但新骨生成活动活跃；加载8周后种植体和新生骨组织间的间隙，已伴随新骨的生成呈现明显减小的趋势，同时各组之间的种植体骨结合界面骨生成状况相接近，以加载力值20 N组新骨形成最多，与0 d和4周比较差异有显著性意义(P < 0.05)。在即刻种植后12周新生骨与种植体间结合紧密，与0 d和4周比较差异有显著性意义 (P < 0.05)。

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引言

材料方法

设计：分组对比观察动物实验。

时间及地点：实验于2012年6至12月在重庆医科大学动物实验室完成。

材料：

实验动物：成年健康雄性犬6只，16-18月龄，体质量(17±1) kg，由重庆医科大学实验动物中心提供。

不同力值即刻载荷对即刻种植体骨结合的影响实验试剂及设备：

实验方法：

即刻种植：成年健康雄性犬6只，20 g/L利多卡因局部麻醉实验犬下腹部皮肤，经腹腔注射速眠新0.1 g/kg，微创拔其双下颌第1，2，3前磨牙，ITI种植工具盒中种植钻头逐级预备拔牙窝，生理盐水在预备中反复冲洗，形成干净无杂质的种植窝，将GSⅡ种植体攻入窝内，每侧3颗，共计36颗种植体。种植扳手拧紧种植体，使其初期稳定性尽量都达35 N•cm。依次安放直径 4.8 mm，高度6 mm基台，牙胶封闭基台螺丝孔，常规缝合。

即刻加载：即刻种植后24 h开始进行即刻加载，每天以恒定频率1 Hz加载时间10 min。加载流程：麻醉过程同前，将实验犬下颌固定于垂直加载仪置的置物台上，调整加载头方向，垂直加载于种植体基台，每犬左侧3颗种植体由前至后分别加载0，10，20 N，对应每犬右侧3颗种植体由前至后分别加载30，40，50 N，加载0 d及第4，8，12周后分别使用OSSTELL进行ISQ值测量记录。加载完成4，8，12周后处死实验犬，取其下颌骨制作带种植体的骨组织块进行weatern-blot分析。整个实验过程中，每日实验前后用1 g/L洗必泰冲洗实验犬术区，流食饲养^[8]，见图2。

带种植体骨组织血清骨钙素的含量变化：处死实验动物后，取含种植体的骨组织块，取每组样本带种植体骨组织约25 mg放入离心管，液氮速冻。在装有样品的离心管内加入1 mL Tripure Reagent，然后倒入玻璃匀浆管中，在冰上匀浆，尽可能使组织研磨充分。取出酶标板，按次序对应分别加入100 μL的标准品于空白微孔内，将样本编号后加入100 μL于空白微孔中，在标准品孔和样本孔中各加入50 μL的酶标记溶液，(36±2) ℃孵育反应60 min，洗板5次，每次静置10-20 s。每孔加入底物A、B各50 μL，(36±2) ℃下避光孵育15 min，各孔加入 50 μL终止液终止反应，置于波长450 nm的酶标仪上读取各孔的A值^[9]。

ISQ值测定分析：在加载的第0天和第4，8，12周，在对实验犬全身麻醉的条件下，利用共振频率测量仪(OSSTELL)进行种植体稳定性(ISQ值)的测量记录。Osstell通用探头一端与种植体基台内的中央螺栓相连，一端与分析仪相连，启动仪器后，在显示器屏幕上读取数值、每颗种植体进行3次测验，以测定数值的平均值为准，实验结束后将全部数据记录进行统计分析。见图3。

即刻种植体后犬组织学变化：加载完成4，8，12周后处死实验犬，取其下颌骨制作带种植体的骨组织块。40 g/L多聚甲醛固定液固定，经体积分数30%，50%，70%，80%，90%，100%乙醇逐级脱水后转入包埋液内进行树脂包埋，将包埋块固定于LEICA硬组织切片机上切至约10 μm厚的组织切片，最后用乙二醇乙醚乙酸酯进行脱塑，并用脱钙液脱钙。 Masson染色后，将此硬组织切片置于光镜下行组织学观察。

主要观察指标：①犬即刻种植后即刻加载结果。②即刻种植体后犬血清骨钙素变化。③犬即刻种植后即刻加载ISQ值的变化。④即刻种植体后犬组织学变化。

统计学分析：采用SPSS 17.0统计软件，实验数据以x(_)±s表示, 采用单因素方差分析对组间数据进行比较。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

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讨论

骨钙素又称骨γ-羧基谷氨酸蛋白，在骨细胞、成骨细胞中均有表达，是骨内一种重要的非胶原蛋白。它由成骨细胞合成，参与骨的形成和改建过程，能敏锐地反映成骨细胞的活性,是评价骨组织生成代谢的特异性蛋白^[10]。崔玉明，冯守诚等^[11]研究35例兔桡骨骨折和骨缺损修复过程中骨钙素的动态变化中，发现骨折愈合早期血清中血清骨钙素的含量明显上升，正式血清骨钙素在骨折愈合早期发挥了一定的作用。Akech等^[12]研究证明血清骨钙素在骨折后迅速增加，表明血清骨钙素水平与骨折早期修复有着密不可分的关系。

实验中血清骨钙素含量在即刻种植早期(0-8周)呈上升趋势，且在20 N组增长最为明显，8-12周开始缓慢下降，这与即刻种植后的骨生成和骨改建活动密切相关。即刻种植后，骨钛结合过程与骨折后愈合过程有着极为相似，都会经过骨生成，骨改建及骨成熟3个阶段。0-4周，即刻种植体周骨质形成活跃，血清骨钙素含量随之升高，与此同时可从研究结果中观察到，随着载荷力值的不断增大，血清骨钙素含量先是出现升高，在 20 N达到峰值后开始缓慢下降，表明在较小载荷 (0-20 N)力值范围内，成骨细胞在力学刺激下功能增强，骨周组织的骨化程度随之升高；力值增大到一定程度(30-50 N)，血清骨钙素含量较之较小载荷时有所下降，甚至较之未加载对照组血清骨钙素含量更低，表明在较大载荷下成骨细胞功能受到影响，成骨能力减弱，种植体周微动较大，干扰了正常种植体骨结合的形成。

对于种植体初期稳定性的测定，通常是采用测定植入时的扭转力矩值的方法，或者是采用临床叩诊及X射线检测等较为主观的方式，无法达到动态精确测量。本研究采用共振频率测量仪(OSSTELL)在不同时间点测定不同力值加载即刻种植体的稳定系数(ISQ值)^[13]，以确定即刻种植后稳定性的变化范围，从而反映出即可种植体周骨组织的质与量^[14-15]。

实验结果显示，即刻种植后4周各组ISQ值均比种植前有少许下降，其中以加载力值50 N组60.28±3.07下降的最多，这与即刻种植体植入后，其周围组织会发生损伤甚至部分坏死,此时由于新生骨还未完全取代坏死骨组织留下的间隙，使得种植体与周围组织接触面积较小，表现出ISQ值的暂时下降。即刻种植后8周各组ISQ值均有不同程度提升，以20 N组上升程度最大，在即刻种植后12周达到各实验组的峰值，这一阶段随着新生骨的改建和成熟，ISQ值又逐渐升高。在同一时间观察点，随着加载力值的增加，ISQ值的变化趋势与血清骨钙素含量的变化趋势一致，均在20N出现峰值后开始缓慢下降，提示较小力值加载下，即刻种植体的稳定度较高，较大力值加载时反之。

通过观察含种植体面硬组织切片发现：各实验组即刻种植载荷4周后较之载荷当天，种植体周围有更多的新生骨组织骨形成，到第8，12周，新生骨组织与种植体结合范围更大且骨组织成熟度较高，这表明即刻加载组的骨结合程度随时间递增，即刻加载使种植体周发生了活跃的骨改建活动，早期适当的机械应力刺激加速种植骨结合界面的生成速度和提高界面的整合质量。近年来大量体外细胞力学研究也证明^[16-17]：不同应力对成骨细胞的早期即刻基因表达有着不同程度的影响,且在一定的时间范围内存在明显的时序性变化。而应力对这些基因表达的时序性调控势必对成骨细胞、破骨细胞的数量和活性产生影响，而这种影响的结果或是引起骨形成或是引起骨吸收。

在一定即刻载荷条件下，对于即刻种植体是否能取得良好的预后，不同学者有着多重判断标准^[18-19]。实验中选取即刻种植体骨周血清骨钙素的变化和即刻种植体ISQ值的变化两个指标，对于各个力值载荷下的即刻种植体进行预后分析总结。血清骨钙素含量与骨密度呈正相关^[20]，是判断骨组织钙化的特异性指标^[21-22]，结合共振频率测量仪的客观数据测量^[23]，使得研究结果更加具有客观性和准确性。在本实验条件下，较小力值的载荷对种植体骨结合不会产生影响且有一定的促进作用，但当力值较大(≥20 N)时则会影响种植体骨结合的稳定性，提示即刻种植体可以承担即刻载荷，但载荷力值最好控制在较小范围内(≤20 N)。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

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Effects of immediate loadings with different forces on immediate implant-bone ossification

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