基臺與螺釘對基臺—種植體界面連接穩定性影響的研究進展*

馬瑞陽 孫蔓琳 稅鈺森 張煜強 于海洋

隨著牙種植修復技術的完善，其15年成功率可高達84.2-96.3%[1-3]，然而，種植修復患者總量較大，種植體失敗總量及不良后果仍不容小覷。臨床上常用的種植體通常為兩段式種植體，其部件可細分為種植體、基臺（包括或不包括基臺螺釘）和上部修復體三個部分?；_是其中承上啟下的關鍵結構，其于種植體間的界面普遍存在微動、微間隙和微滲漏現象[4]?；_通過或不通過中央螺釘與種植體緊密接觸，但兩者之間存在著潛在不充分接觸，導致該界面在靜息狀態下有1-10 μm的微間隙[5]，且牙種植體在口腔功能負荷環境中，承受著復雜多變的咬合力，會引起基臺—種植體之間的微小相對位移，其運動幅值范圍符合摩擦學中“微動磨損”的內涵[6]。在此過程中，口腔環境中唾液、食糜和微生物等可通過微間隙進入基臺—種植體中，也可由“泵”作用返流回牙種植體周軟硬組織中，該現象稱為基臺—種植體界面的微滲漏。微動、微間隙和微滲漏相互伴隨[7-9]：隨著界面的微動，可導致種植體與基臺的分離，造成微間隙的變化。微動及微間隙可能導致基臺或（和）基臺螺釘的松動、折斷[10，11]，相關機械并發癥的發生率為11.6-47.9%[12，13]；微動的存在還會增加接觸界面的磨損，從而增加種植體—基臺界面的微間隙[14]，而微間隙作為微生物定植點，可能會導致邊緣骨的喪失[15]。因此，微動、微間隙和微滲漏的增加將增大種植修復機械學及生物學并發癥的風險；而減小基臺—種植體界面微動、微間隙和微滲漏也成為種植研究領域的難點和熱點。因此，微動、微間隙和微滲漏是種植修復機械學及生物學并發癥的起始原因之一?；谠摫尘?，界面穩定性是指基臺—種植體界面抵抗微動、微間隙和微滲漏，并維持基臺—種植體相對位置穩定的能力。

評價界面穩定性的方法包括了研究微間隙[16，17]和微滲漏[18-23]的大小、基臺及螺釘松動[24]和折斷的發生率及抗折強度[20，25-29]。微動、微間隙和微滲漏越小，種植修復的疲勞壽命或存留率可能更高，界面穩定性越高；反之，若微動、微間隙和微滲漏增大，甚至發生基臺和螺釘的松動、折斷，則認為界面穩定性較差，相關治療的預后相對欠佳。

此外，兩段式種植體中，基臺和螺釘起著承上啟下的連接作用，維持整個種植體系統的穩定。中央螺釘擰緊過程中的扭矩會產生的拉力，即預緊力。當中央螺釘螺紋與種植體內部螺紋間的拉力小于分離力時，螺釘會發生松動[30]，從而影響基臺—種植體穩定性。因此，預緊力是抑制螺釘松動即提高螺紋連接穩定性的重要因素，一般通過旋出扭矩值反映[31-33]，在一定范圍內預緊力越大，界面穩定性越大。因此，評估界面穩定性的方法除了測量微滲漏和微間隙外，還可通過旋出扭矩值進行評價。而在擰緊過程中，90%的扭矩用于克服摩擦，只有10%用于建立預緊力[34]，其大小與基臺螺釘的材料、設計、連接方式、擰緊方式等密切相關[35，36]。

因此，在各研究中，界面穩定性主要通過微滲漏、微間隙情況、基臺及基臺螺釘（中央螺釘）的存留率、疲勞壽命、是否松動、應力分布情況[20，37，38]、斷裂強度以及預緊力（一般通過旋出扭矩值反映）等參數指標綜合反映。本文將從基臺與螺釘對基臺—種植體連接穩定性的影響進行綜述。

1.基臺對基臺—種植體連接穩定性的影響

基臺對基臺—種植體連接穩定性的影響因素包括基臺的類型、固位部分的設計、材料及基臺—種植體的連接方式，其中，基臺的類型分類包括骨組織與軟組織水平種植體基臺、成品基臺與個性化基臺。

1.1 骨組織與軟組織水平種植體基臺 關于基臺—種植體結構的有限元分析結果表明[16]，咀嚼負荷方向為45°時，骨水平種植體的基臺—種植體界面微間隙為3.2 μm，而軟組織水平種植體的基臺—種植體界面微間隙小于1 μm；咀嚼負荷方向為60°時，骨水平種植體的基臺—種植體界面微間隙為6.7 μm，而軟組織水平種植體的基臺—種植體界面微間隙僅有2.6 μm。這項研究結果提示了軟組織水平種植體的基臺微間隙可能更小，為今后的微間隙相關研究提供了理論基礎，但未來還需要更多相關的研究進一步證實軟組織水平種植體及骨組織種植體對基臺微間隙的影響。

1.2 成品基臺與個性化基臺 根據基臺是否預成，基臺可分為成品基臺和個性化基臺。其中，個性化基臺的制造技術包括常規鑄造、研磨技術、計算機輔助設計和計算機輔助制造（computer aided design and computer aided manufacturing，CAD/CAM）技術[39]。CAD/CAM個性化基臺因可個性化設計穿齦輪廓形態、粘接線位置和減少基臺顏色外顯的不良影響等優勢，近年來應用更廣泛，成為學者們研究的熱點。

個性化基臺和成品基臺微間隙的比較目前仍有爭議。DeMori等[17]對個性化鑄造金屬基臺和成品金屬基臺施加種植體廠家推薦的扭矩值，并在循環載荷前后測量微間隙，發現個性化基臺—種植體界面的垂直間隙平均值從5.3 μm增至6.6 μm，成品基臺—種植體界面的垂直間隙從7.4 μm增至8.2 μm，但不論疲勞循環加載前還是循環加載后，兩種基臺的垂直微間隙比較均無統計學差異。然而，與以上結果對立，有研究[25]表明個性化氧化鋯基臺的水平微間隙（28.8μm）和邊緣微間隙（11.5 μm）大于成品氧化鋯基臺（19.3 μm，4.3 μm），但兩者垂直微間隙（105.0 μm，106.5 μm）無統計學差異。還有學者研究認為[28]，成品鈦合金基臺與種植體的邊緣微間隙很小，幾乎無法測量，而個性化鈷鉻合金基臺的平均間隙為2.5 μm左右。

不同研究間關于扭矩穩定性的比較結果也有差異。有研究表明[31]，不論是疲勞試驗前還是疲勞試驗后，個性化鈦合金基臺的旋出扭矩和成品鈦合金基臺相比，差異均無統計學意義。然而，有學者認為[32]，雖然在疲勞試驗前，個性化鈦合金基臺和成品鈦合金基臺的旋出扭矩下降率無統計學差異，但咀嚼模擬后，個性化鈦合金基臺的旋出扭矩下降率顯著高于成品鈦合金基臺，表現出較差的連接穩定性。

基臺強度的研究結論同樣未達成一致。有學者[25]對氧化鋯接口的個性化和成品的內六角連接氧化鋯基臺的斷裂強度進行了實驗室研究，發現個性化氧化鋯基臺壓縮強度高于成品氧化鋯基臺。無獨有偶，另一項研究[26]對比了氧化鋯接口的個性化和成品的莫氏錐度氧化鋯基臺，發現個性化氧化鋯基臺比成品氧化鋯基臺具有更強的抗折性能。然而，Mitsias等[27]對接口為氧化鋯材料的成品和個性化氧化鋯基臺進行靜態加載實驗和動態加載實驗，發現個性化氧化鋯基臺和成品氧化鋯基臺斷裂強度的差異無統計學意義。Alonso-Pérez[28]等對個性化鈷鉻合金基臺與成品鈦合金基臺進行人工唾液熱循環后的靜態加載試驗，也得出了相同的結論。

可見，目前關于成品基臺和個性化基臺的微間隙、扭矩穩定性和強度的比較仍有待進一步明確。

1.3 基臺固位部分設計 基臺的固位部分形態參數也可能影響基臺的斷裂強度，從而影響基臺—種植體界面的穩定性。Saker等[29]研究表明，成品氧化鋯基臺平臺直徑越大，斷裂強度越大；然而，在固位部分的角度影響方面，成品氧化鋯直基臺和成品氧化鋯15°角度基臺的斷裂強度無統計學差異。

1.4 基臺的材料 常用的基臺材料有：鈦及鈦合金、氧化鋯、氧化鋁和聚醚醚酮（Polyetheretherketone，PEEK）等。盡管關于窄直徑內連接基臺的研究表明[40]，個性化鈦基臺的抗折強度明顯比鈦合金接口及氧化鋯接口的氧化鋯基臺高，但氧化鋯基臺由于其良好的生物相容性和美學性能而廣泛應用于個性化基臺的制作，可通過聯合使用鈦基底制作氧化鋯個性化基臺，此時基臺—種植體連接為鈦—鈦連接；還有氧化鋯接口的一體化氧化鋯個性化基臺。有研究[41]比較氧化鋯接口和鈦合金接口的個性化氧化鋯斷裂強度，結果顯示，鈦合金接口的氧化鋯基臺斷裂強度大于氧化鋯接口的基臺。同樣，有學者通過[42]動態模擬咀嚼循環負荷研究發現，鈦—鈦的基臺—種植體連接比鈦—氧化鋯的基臺—種植體連接表現出更高的抗折能力。

在機制方面，Dhingra的研究提出[43]，氧化鋯接口的基臺和種植體之間存在著從基臺螺釘和種植體內部脫落的一層鈦碎屑，使得氧化鋯基臺與種植體的適配性大大降低，微動幅值增大，造成螺釘和種植體的松動和斷裂風險增大。除以上體外研究，在臨床效果評價方面，關于一體式氧化鋯基臺（氧化鋯接口）及分體式氧化鋯基臺（鈦基底+CAD/CAM氧化鋯個性化基臺）的系統評價表明[44]，兩者5年臨床存留率及機械并發癥發生率均可接受，其中，一體式基臺的折斷發生率（4.13%）及螺釘松動率（1.86%）均高于分體式基臺（0.2%、0.6%）。這些研究結果提示了非鈦接口的一體化氧化鋯基臺的臨床效果仍需長期隨訪觀察，建議臨床中結合具體情況，謹慎選擇全瓷基臺，而氧化鋯基臺的改性或接口的結構仍需進一步優化設計以提高其抗折裂、抗基臺螺釘松動的能力及與種植體之間的適配性。

除鈦基臺和氧化鋯基臺，目前市售還有PEEK材料的愈合基臺或臨時基臺，可用于個性化塑造穿齦輪廓。雖有使用PEEK基臺進行永久修復的臨床報道[45]，但目前PEEK材料尚未廣泛用于永久修復中。一項體外研究表明[18]，PEEK基臺的扭矩喪失率最高達50%，明顯高于鈦基臺的扭矩喪失率（10%），且幾乎所有PEEK基臺均發生了明顯的微滲漏，但約90%鈦基臺未發生明顯微滲漏，因此該研究團隊認為PEEK基臺仍難以替代傳統鈦基臺。但有限元分析提示[37]，PEEK代替鈦基臺可降低自身應力。且有臨床研究[45]表明，PEEK基臺5年臨床回訪顯示100%種植修復成功率，但該研究中使用的是鈦基底支持式PEEK基臺，即通過預成鈦基底和個性化研磨的PEEK基臺粘接制作而成，其設計方式類似于聯合使用鈦基底的氧化鋯個性化基臺。關于PEEK作為基臺材料以及基臺接口為PEEK材料的實驗室及更長期的臨床研究仍需進一步開展以驗證其作為永久修復材料的潛力。

1.5 基臺—種植體連接方式 基臺—種植體連接按照種植體平臺中心的凸起或凹陷分為外連接和內連接，不同的連接方式會影響基臺—種植體界面的細菌微滲漏情況[19]。外連接通常在種植平臺上有一個向外凸起的六邊形，而內部連接可分為內六角、內八角和莫氏錐體。外六角連接設計簡化了印模和修復階段的外部連接記錄。然而，它也存在一些缺點，有學者發現，在受側向力時，外連接種植體產生相對位移較大，易產生微間隙和微動，在一定程度上會影響到基臺螺釘的穩定性，引起基臺螺釘的松動甚至疲勞斷裂[20]。一項系統評價報道，外連接種植體的基臺螺釘松動率在6%到48%之間[24]，且雖然在Mishra等人的系統評價中[21]，幾乎所有納入的研究都表明基臺—種植體界面存在一定量的微滲漏，但相比之下，內連接種植體在種植體中的連接深度更大，可以在種植體壁上更均勻地分散應力[38]，可分散到整個種植體周圍的骨上，從而減少機械學和生物學并發癥，如螺釘松動、斷裂和邊緣骨吸收[15]。與其他連接方式相比，莫氏錐度的內連接結構增加了其基臺和種植體的匹配性和密封性[46]，使微滲漏明顯減少[21，22]。在這些研究基礎上，He的團隊[23]研究發現，超過80%的外連接樣品在40 N左右的負荷下就出現了微滲漏，而90%的錐形內連接樣本在100 N左右的負載下才會出現微滲漏。

根據以上研究結果，可看出內連接在減小機械和生物學并發癥上較外連接更有優勢，但仍需同時考慮可能影響臨床結果的其他因素。以上研究大多數為體外實驗，需要進一步的體內前瞻性研究，以建立最佳性能連接的證據。

2.基臺螺釘對基臺—種植體連接穩定性的影響

2.1 基臺螺釘的材料 目前，常用的基臺螺釘材料主要是鈦合金。除鈦合金外，也有種植體品牌的螺釘材料是金合金，由于金合金螺釘的彈性模量比鈦高，因此與鈦合金螺釘相比可以抑制螺釘松動[47]。除了基臺螺釘本身的材料外，基臺螺釘表面涂層也是一大研究熱點。有研究報道，基臺螺釘涂層可通過降低基臺螺釘與種植體內表面之間的摩擦系數，將更多的擰緊扭矩轉化為預緊力，同時使基臺螺釘連接更穩定[27]。近年報道的有較好防松效果的涂層有：二氧化硅涂層[48]、聚醚醚酮（PEEK）涂層[49]和類金剛石碳（DLC）涂層[50]等。

另外，基臺螺釘和種植體內表面涂布潤滑劑對預緊力影響仍未達成一致。Frederico等[51]提出，在口腔潮濕的環境中，唾液的潤滑作用使螺紋副連接有較大的預緊力，可以防止基臺螺釘松動。這一研究結果讓唾液或其他液體潤滑劑是否能代替涂層起到防松作用成為研究熱點。但近年一項有限元分析指出[51]，盡管液體潤滑劑通過降低摩擦系數增加了預緊力和剩余扭矩，但是基臺螺釘的旋出扭矩提升不多?？紤]到液體潤滑劑對基臺螺釘的污染可能導致的生物并發癥，目前學界依然不建議使用液體潤滑劑[52]。另一項研究證實了凡士林液體對外連接氧化鋯基臺的鈦合金基臺螺釘連接穩定性并無影響[53]。并且，雖然石墨、凡士林能減小基臺螺釘與種植體內表面之間的摩擦系數，增大預緊力，但在抗折強度的實驗中，使用潤滑劑的種植體的疲勞壽命并不能提高，甚至在大載荷的作用下，疲勞壽命降低[54]。

2.2 基臺螺釘的形態設計 預緊力大小除了主要取決于擰緊時施加的扭矩外，還與螺釘頂端形狀和螺紋設計有關。有學者[55]發現，疲勞試驗后錐形頭基臺螺釘和平頭基臺螺釘的旋出扭矩差異不大，但Murillo[8]采用DNA雜交法檢測比較平頭基臺螺釘和錐頭基臺螺釘連接的種植體內部的細菌數量，發現錐頭基臺螺釘連接的種植體的微生物數量較少，表明基臺—種植體界面的微滲漏更小。此外，Arnetzl[33]報道了一種特殊的雙錐基臺螺釘設計（見圖1，引自[33]），其旋出扭矩值明顯高于單錐頭螺釘，且在加載前后均比傳統平頭螺釘的穩定性好。

基臺螺釘的螺紋形態設計也是影響螺釘穩定性的重要因素之一。有學者報道了短螺紋（3.5個）的外六角連接種植體比長螺紋（6.5個）和短螺紋的內六角連接種植體在防松效果上更有優勢[56]。然而近年來，對于螺紋結構的報道尚少，其原因可能是目前螺釘主要為成品，其加工工藝要求高，但可先從理論力學的角度探索出更具穩定性的結構。

3.總結

綜上所述，本文主要從基臺和基臺螺釘的配副材料和螺紋等設計的角度討論了基臺螺釘連接穩定性的影響因素，通過合理等材料選擇和優化設計，找到更合適更穩定的界面配副，同時應注意臨床操作規范，如按廠家要求的方式和扭矩加力、擰緊基臺螺釘及注意修復體是否被動就位等，才能獲得長期穩定有效的基臺—種植體連接，并有助于順利實現種植治療的預期療效。