2022牙种植体形态结构设计的研究进展.docx

2022牙种植体形态结构设计的研究进展种植治疗被认为是对余留天然牙损害最小的一种缺失牙替代的方法牙种植 体的形态和结构设计与种植治疗息息相关，是影响种植体初期稳定性、边缘骨水 平和骨结合后承受载荷能力的最关键因素之一骨-种植体界面的整体稳定性是 维持种植体寿命的重要因素为了实现良好的初期稳定性和骨结合，牙种植体在外部形态，颈部设计，螺 纹和凹槽设计,直径和长度,与基台的连接方式等方面上有了显著进步本综述 将系统性地阐述牙种植体形态结构设计的研究进展,为临床治疗提供理论依据1.牙种植体的形态设计从牙科种植的发展史来看，学者们为了追求较高的治疗成功率和良好的美观 效果,发明和改进了各式各样的牙科种植体而在如今的牙种植体体系中，主流 形态是骨内种植体，骨膜下、黏膜内种植体和叶片状、盘状种植体等类型因难以 取得满意的骨结合和长期稳定的临床效果已渐渐被淘汰为了获得足够的稳定性和受力时良好的应力分布,学者们针对不同的骨骼类 型和临床情况设计了不同的种植体几何形状，比如圆柱形、锥形、卵圆形或阶梯 式目前，最常见的种植体几何形状为圆柱形和锥形从早期的Branemark时 代开始，牙种植体在外形设计上是柱状的。

Waechter等通过各项指标检测发现从植入到骨结合的最后阶段，位于下颌 骨后区的锥形和圆柱形种植体表现出相似的生物力学和生物学行为但 Schiegnitz等发现，对于萎缩性上颌骨的种植治疗，锥形种植体能通过锥状夕卜 形和螺纹螺距的减小来获得较高的初期稳定性而且，越来越多的证据显示，在 骨质量较差的种植条件下，调整种植体的形态，特别是通过使用锥形种植体,对 种植体的初期稳定性有显著影响，实现良好的临床效果另有研究证明锥形种植 体因其解剖学设计可贴合拔牙窝，特别适合用于拔牙或缺失天然牙齿后的即刻或 早期植入为了缩短治疗总体持续时间、实现初期稳定性和控制种植体的三维位置,使 用与天然牙根相同设计的根形种植体也被认为是非常有益的这种个性化设计, 称为根模拟种植体(root-analogue implant z RAI),该技术于1969年首次 被提出，并且多年来已经开发了多种类型的种植体RAI的发展得益于数字化技 术的进步通过CBCT获得牙和牙槽骨的三维模型再使用CAD软件三维重建种植体， 再利用数字光处理、3D打印技术，实现临床患者的个性化种植体制作Cheng 等提出了一种优化的个性化牙种植体制作方法，其基于患者骨密度、皮质骨厚度 等数据，对种植体的形态结构设计进行多因素耦合数字化模拟，包括螺纹螺距、 螺纹深度、种植体的颈部直径和体部尺寸等，最终选择提供最小微运动的氧化错 RAI用于即刻种植治疗，获得了良好的疗效。

2 .牙种植体的结构设计2.1颈部结构种植体周围的边缘骨吸收被认为与功能性和非功能性负荷时的应力分布有 关边缘骨吸收会增加细菌感染的风险，影响种植体周围的黏膜附着水平，这可 能会导致不理想的修复效果，尤其是在前牙美学区近年来,种植体颈部设计致力于减轻种植体周围骨骼的压力并刺激骨骼进行 重塑，减少边缘骨丢失，以达到长期美学需求种植体颈部是种植体冠方部分, 最冠方称为种植体平台种植体穿黏膜颈部与种植体位于骨内的体部合为一体, 为式种植体(one-piece implant),该种植体颈部位于软组织内,也称为 软组织水平种植体;种植体本身没有穿黏膜颈部,其穿黏膜部分与种植体分离, 为分体式种植体(two-piece implant),该种植体颈部位于牙槽崎内，也称为 骨水平种植体在传统设计理念中,前者适用于非潜入式种植，只有植入同时穿黏膜这一阶 段，又称为一段式种植体(one-stage implant);后者适用潜入式种植，需要 植入和穿黏膜两阶段，又称为两段式种植体(two-stage implant)但目前在 临床上，选择潜入式或非潜入式种植方式主要是根据种植体的初期稳定性、愈合 时间与危险因素等多方面，而不是考虑种植体类型。

软组织水平种植体以Straumann系统为代表,颈部有一定高度的光滑表面, 形成软组织封闭在与基台连接时，因其连接界面高于牙槽骨水平，减少细菌渗 漏与定植，有利于保存边缘骨但由于呈锥形膨大的颈部会增加美学区牙龈退缩 的风险，容易在后期修复时露出种植体金属边缘Sanchez-Siles等对软组织水平和骨组织水平种植体进行了 10年的临床观 察研究，发现1244例种植体中有120例发生了种植体周围炎,其中15例是有 2.5mm的光滑颈部设计的软组织水平种植体，而105例是骨水平种植体而且 通过X射线影像片测量出软组织水平种植体的边缘骨吸收较少，具有统计学上 的显著差异但该调查发现骨组织水平的种植体更能提高患者对美观修复的满意 度骨组织水平种植体以Branemark系统为代表，颈部平台平齐或低于牙槽骨 面才中植体上方软组织充足，能够取得较好的美学需求为了减少边缘骨的吸收, 通过改变颈部形态，例如使用反锥形颈部设计的种植体来实现平台转移连接设计 (采用直径小于种植体平台的基台)被认为是一种有效手段此外,为了贴合牙 槽崎的自然形态，有学者将平面式的颈部平台设计成倾斜形和扇贝形颈部Schiegnitz等发现颈部倾斜的种植体在植入2年后具有较高的成活率，倾斜 的种植体颈部平台有助于支撑种植体颈部周围的硬组织和软组织,denHartog 等比较了具有光滑颈部粗糙颈部或扇贝形粗糙颈部的单个种植体的5年放射影 像和临床结果，研究表明光滑组的骨损失总量为(1.26±0.90 ) mm ,粗糙组的 骨损失总量为(1.20±1.10 ) mm ,扇形组的骨损失总量为(2.28±0.97 ) mm (P < 0.05),扇形颈部种植体的边缘骨吸收明显增加，并且显示出较深的牙周 袋和技术并发症。

即使是微不足道的力也可能被传递到边缘骨，导致颈部的骨吸收而在种植 体颈部引入微螺纹或”保留凹槽"则可增加初始接触，增加功能表面积并促进界 面区域的应力消散,实现更好的初期稳定，从而有助于缩短愈合阶段所需的时间Geramizadeh等通过青争态载荷、动态载荷证实颈部微螺纹的存在具有积极的作 用，可以改善骨的应力分布Nickenig等通过一项5年的临床研究表明,颈部具有微螺纹的粗糙表面种 植体可以在愈合期间维持边缘骨水平,并且在长期功能负荷下可显著减少边缘骨 的丧失种植体颈部微螺纹可以分为微螺环、单螺纹开螺纹、双螺纹开螺纹、扇 形螺纹等设计类型一项动物研究表明，微螺环颈部的边缘骨吸收多于开螺纹颈 部，而且颊侧和舌侧软组织差异显著此外，颈部微螺纹的位置、形状、螺距、 深度等设计仍有待进一步研究2.2体部结构种植体体部为种植体植入骨内的部分目前，种植体部基本是螺纹状设计, 该设计一般包括以下几个方面：①几何形状和端面角度；②螺距;③螺纹深度（高 度）；④螺纹宽度（厚度）；⑤螺纹螺旋角螺纹几何形状包括：V形、方形、 支撑和反支撑形状等一项动物实验研究表明V形和反向支撑形螺纹显示出更 小的骨-种植体接触百分比。

在初期愈合后的反向扭矩测试中,方螺纹形状显示端面角度是螺纹的面和垂直于种植体的长轴的平面之间的角度由不同螺纹 形状产生的剪切力随着螺纹面角度的增加而增加，V形螺纹在轴向载荷作用下传 递的剪切力比方形螺纹所传递的压缩力要大因此V形螺纹相较于方形螺纹的 种植体自攻性强植入阻力小螺距指的是从螺纹中心到下一个螺纹中心的距离 在长度相等的种植体中，螺距越小，螺纹越多Orsini等研究了动物松质骨中的骨结合过程，测试了两种具有相同表面处理 的种植体:一种具有窄的螺距,一种具有宽的螺距，测试结果表明具有窄螺距的 种植体由于骨与种植体的接触表面积更大而具有更好的锚固性此夕卜，研究还表 明,对于螺距的增减，松质骨的应力变化比皮质骨更敏感螺纹深度为从螺纹尖端到种植体主体的距离深度深的螺纹会增加功能表面 积，这在疏松骨中是有利的；较浅的螺纹则更容易植入牙槽骨，这对于致密骨是 有利的种植体螺纹设计可在根部区域形成具有较大螺纹深度的渐进螺纹，并向 冠部逐渐减小目的是增加向更柔软的松质骨的负荷转移，减少向冠部皮质骨的 负荷转移，这可能有助于减少皮质骨吸收螺纹宽度是指在同一轴向平面上单根螺纹的冠部和底部之间的距离Ao等 在他们的有限元分析研究中发现，与深度相比，种植体螺纹的宽度对骨应力的影 响较小。

在单线螺纹种植体中，螺距等于导程市场上还推出了相互平行的双线 螺纹和三线螺纹种植体从理论上讲，这可以使种植体更快地植入（螺距为 0.6mm的三螺纹种植体每次旋转360时都会植入1.8mm ）而随着螺纹数量 的增加，螺纹螺旋角会发生变化在Ma等的一项研究中，结果表明随着螺纹线数的增加，螺旋角增加，种植 体对垂直和水平载荷的抗力降低该研究通过三维有限元分析表明，就种植体稳 定性而言，最有利的配置是单螺纹，然后是双螺纹，三螺纹是最不稳定的而另 一动物实验研究发现在D3骨中与单螺纹设计的种植体相比，使用双螺纹设计的 种植体能发现更高的初期稳定性原因可能是由于小梁骨与双螺纹设计种植体之 间的骨接触更好且小梁骨分散应力速度更快总而言之，在种植患者骨骼质量不佳以及高咬合应力时，使用更小螺距、更 多螺纹、更深螺纹，较小螺纹螺旋角的种植体来增加种植体与骨组织的接触表面 积是被认为有益的种植体体部设计除了螺纹的设计,还有不少研究关注种植体 内部的设计Kim等发现种植体中间部分的螺旋形侧开口和空心内部通道可以在植入后 的早期愈合阶段进行骨向内生长Zhu等则通过弯曲强度、硬度、断裂韧性和疲 劳寿命的机械测试证实,采用部分中空的结构可以制造出性能接近甚至超过普通 种植体要求的氧化错种植体。

他们还通过动物实验验证，由于其中空多孔的结构， 其锁固力和骨结合有明显的改善2.3根部结构种植体的根部设计对于即刻种植的种植体初期稳定性有重要作用根部设计 包括根部轮廓,如圆柱形或锥形，以及种植体根部切割槽和螺纹的应用槽状种 植体的优势包括热量的减少，插入扭矩的增加，手术时间的减少，手术器械的数 量减少以及种植体尖端的自攻能力增加从历史上看，种植体切割槽曾使用过几 种形状,如边缘、碗和螺旋形Wu等研究发现碗状设计凹槽产生的用于存储挤压骨屑的空间最小，因此插 入扭矩和弯曲强度都明显更高，产生了更好的初期稳定性种植体自攻能力有助 于医师即刻种植时调整种植体的位置，实现最佳的修复方向；根部的锥形尖端设 计可切开硬质骨，可适用于备洞不足的情况并进行双皮质固位Markovic *等在钻孔后将自攻种植体和非自攻种植体置于猪骨松质骨中， 从而评估了种植体的稳定性他们的研究发现自攻种植体的稳定性明显高于非自 攻种植体这是由于在种植体植入过程中，由于压缩力施加在骨组织上而导致骨 与种植体之间的紧密接触，从而将松散的骨小梁推近到一起的原因2.4直径和长度种植体的直径是种植体螺纹的外部尺寸目前可用的种植体直径为3 ~ 7mm。

从生物力学的角度来看，使用更宽的种植体可以实现最大量的骨骼接触面积，并 且理论上可以改善周围骨骼中的应力分布Shemtov-Yona等评估了 3种不同 直径种植体的总疲劳寿命在失效分析中发现，可能引起疲劳裂纹产生的各种失效位点均与应力集中有 关研究表明，种植体直径越窄，对种植体疲劳性能影响越大，越易引起断裂 然而，宽种植体的使用受到剩余牙槽骨的宽度和自然轮廓的美学要求的限制一 般来说，更长的种植体在一定程度上保证更好的成功率和预后效果但由于可用 骨量有限，长种植体无法植入，因此常采用多孔表面处理的短种植体作为替代， 短种植体可成功地支持单个或多个固定或覆盖义齿在萎缩的上下颌骨中的应用， 从而减少复杂的骨增量手术需要，减少了并发症、成本和治疗时间然而，当患 者的牙槽骨严重吸收或骨质较软时，建议谨慎使用短种植体。