钛种植体植入兔管状骨愈合界面的变化

作者：陈昭宏    作者单位：福建医科大学附属协和医院烧伤科,福州 350001 【摘要】  目的 研究钛种植体种植在管状骨中骨愈合界面及其力学的变化规律。 方法 应用新西兰兔制备种植体动物模型,分别在种植后3,6月采用X线摄片、钛种植体组织块切片以及钛种植体组织块力学检测等方法,观察纯钛种植体在管状骨的骨愈合界面。 结果 光镜下钛种植体管状骨愈合界面在种植后的3,6月均无纤维组织生长;骨钛界面结合紧密;骨钛界面均无炎症反应;钛种植体力学测试均>500 g。 结论 钛种植体种植在管状骨中亦可形成良好的界面愈合,植入后3月和6月骨钛界面愈合情况无明显区别,力学测试均达到理想的指标。

【关键词】  骨折愈合 生物相容性材料 假体植入 钛

  　　Controversies in oral and maxillofacial surgery. Philadephia:WB Saunders Co, 1994:436450.Conjugate Interface between the Titanium Implant and the Bone

　　CHEN Zhaohong, CHEN Shun, WU Yingqin, LOU Feihong, WU Boyu

　　Department of Burns, The Affiliated Union Hospital, Fujian Medical University, Fuzhou 350001, China

    ABSTRACT:  Objective  To study the changes of the conjugate interface between the Titanium implant and the implanted bone in rabbits.  Methods  The implant was implanted in the tibia of New Zealand rabbits.  Three months and six months after the implantation, the tibias were study by photographs of Xray and the slices of tissue, and the force of the complex of the implant and the bone tissue be measured.  Results  The implants and the bone were tightly conjugated, and there is no fibrous tissue and no inflammation was found.  The force of all the conjugation were measured over 500 g.  Conclusion  The Titanium implants can be well conjugated with the tubiform bone, and there is no difference between the three months and the six months after the implantation, mechanical measurement reached ideal.

    KEY WORDS:  fracture healing; biocompatible materials; prosthesis implantation;  titanium

    自1965年钛制人工牙根用于无牙颌患者以来,以纯钛为代表的种植体在种植义齿领域取得令人瞩目的成绩,有证据表明,纯钛是金属类生物材料中最常应用、生物相容性最好的材料[1]。整形界学者近10年来对纯钛作为赝复体的骨内固定源进行深入研究,已开发出整形专用的种植体系统针对耳廓、鼻缺失进行治疗,取得成功[2]。但以上研究主要针对钛种植体和扁骨的关系,而研究钛种植体在管状骨中骨愈合界面及其力学的变化规律,对于完善钛种植体骨界面愈合理论及指导临床应用有重要的价值。

　　1  材料和方法

　　1.1  材料

　　1.1.1  动物

　　新西兰兔10只,雄性,体质量2.5～3.0 kg[福建省医学科学研究所实验动物中心,许可证号:scxk(沪)20070011)]。

　　1.1.2  钛种植体

　　规格3.3 mm×11 mm(北京莱顿生物材料有限公司)。

　　1.2  方法

　　1.2.1  模型制备

　　动物在全麻、严格的消毒下,常规铺巾,将右前肢踝关节离断,在胫骨干骺端手术刀切除软骨,暴露骨皮质,生理盐水持续外冲洗,用相应大小的骨钻沿胫骨的纵轴完成种植体窝的制备,3.3 mm×11 mm的纯钛种植体植入,分层缝合软组织及皮肤。手术后随机分3月组及6月组(各5只),每组随机抽取1只作力学测试。2组在饲养期间全部成活,实验侧肢体活动无异常,植入的种植体无松动和脱落现象。

　1.2.2  标本制作

　　术后3月或6月以空气栓塞法处死模型动物,截取右前肢行X线摄片后切取含钛种植体的骨组织块(去除软组织)2 cm×2 cm,以丙酮浸泡固定标本,送上海骨病研究所以低速锯和金钢刀片平行或垂直于种植体长轴切取包括种植体的切片。

　　1.2.3  组织学和力学观察

　　组织切片在光镜下观察骨钛界面上是否有纤维组织生长、骨钛界面结合紧密程度以及骨钛界面是否出现炎症反应。骨钛种植体力学测试装置见图1。

　　2  结  果

　　2.1  临床观察

　　伤口愈合良好,未见炎症反应与裂开,切开表皮及肌肉层后可见种植体表面有正常的结缔组织包绕,部分钛种植体外骨膜有增生,无炎性反应。

　　2.2  组织学观察

　　光镜下钛种植体管状骨愈合界面在种植后3月和6月均无纤维组织生长;骨钛界面结合紧密程度均紧密;骨钛界面均无炎症反应;种植体植入3月后即可见清晰的骨小梁;植入后3,6月钛种植体管状骨界面标本光镜下可见排列有序的骨细胞(图2);种植后的3,6月X线摄片提示种植体和管状骨结合紧密(图3);钛种植体力学测试(拔除实验)均超过500 g。

　　3  讨  论

    从组织学的角度研究,种植体成功与否主要取决于种植体和骨组织间的生物相容性和力学相容性,这两方面都集中反映在种植体骨组织结合界面上,即种植体系统最薄弱的环节[3]。针对种植体骨组织结合界面,Branemark等提出了骨整合的概念,即指种植体与具有活性的骨组织产生持久的骨性接触界面无纤维介入。本实验是手指缺失赝复体重建的动物实验,实验动物的钛种植体管状骨愈合界面在种植后的3月和6月均无纤维组织生长,组织切片可以清晰看到界面上有骨小梁及骨细胞,说明钛种植体和管状骨也可以形成良好的界面愈合。和种植牙需要较大剪切力不同的是,赝复体手指的质量一般不超过25 g，手指缺失重建时对骨钛界面结合力要求也不高，因而力学测试时拔除力的砝码只要求增加到500 g即算通过试验，本实验在种植体植入后3月拔除实验的砝码即可达到500 g,笔者认为已远远超过承载赝复体的质量,再增加砝码质量进行实验测试已无必要。

    Albrektsson等将种植体植入后的骨愈合分为3期:第1期为损伤期,种植体植入后即开始,受区细胞被致敏,并有生长因子释放。第2期为肉芽期,出现于种植后2～3周,形成新的局部结缔组织、毛细血管、骨细胞及支持细胞。第3期为骨痂期,开始于种植后4周,在16周内界面逐渐增多[4]。因此,传统的观念认为种植体植入后二期手术应在6月后进行[2]。但本实验发现,在种植体植入12周后骨钛界面结合紧密程度已十分紧密;骨钛界面无炎症反应;光镜下钛种植体管状骨愈合界面无纤维组织生长;X线摄片也提示种植体和管状骨结合紧密;钛种植体力学测试(拔除实验)均超过500 g。植入后3月和6月骨钛界面愈合情况无明显区别,为二期手术的提早施行提供了理论依据。

【参考文献】  　　[1] 邹丽剑,张涤生,王 炜,等. 国产纯钛种植体骨界面的离子扩散研究[J]. 中华整形外科杂志, 2001,17(4):236238.

　　[2] 邹丽剑,岳 伟,祁佐良,等. 全耳廓缺失的种植赝复体修复[J]. 中华整形外科杂志, 2003,19(5):337339.

　　[3] 赵志河,王 军. 正畸种植体支抗的临床应用与基础研究[J]. 中华口腔医学杂志, 2006,41(1):5859.

　　[4] Albrektsson T,Johansson C,Sennerby L. What is osseointegration[M]?//Worthing P,Evans JR.