旋入扭矩值与共振频率分析对种植体初期稳定性的相关性研究

刘 东，吴煜农

由Brånemark提出的经典骨结合理论奠定了种植修复的基础，良好初期稳定性的获得是种植体骨结合成功的基本前提。尤其当临床医师决定使用即刻负载方案，对种植体初期稳定性的判断就更为重要[1]。事实上，在种植体与周围骨质完成牢固的骨结合之前，其间存在微小的缝隙，于植体表面不断地发生骨质形成与改建。当种植体遭受外界干扰，产生微小的动度超过一定的阈值，便可干扰骨结合，破坏这一界面业已形成的新生细胞与血管生长，同时诱导破骨细胞的产生致使持续的骨吸收，极大增加种植体周骨质吸收与纤维包绕的风险[2]。因此，确保种植体早期足够的稳定性以尽量避免微动度的产生是必要的。

目前尚没有方法可直接评价种植体动度，比较可靠的间接评估种植体初期稳定性的方法主要依据种植术中所需最大旋入扭矩值(insertion torque value, ITV)以及使用共振频率分析(resonance Frequency Analysis, RFA)仪器测量所得的种植体稳定系数(implant stability quotient),即ISQ值[3]。旋入扭矩，作为植入术中评价稳定性的客观指标，仅能得到一次，无可重复性，单位以N·cm表示，对于需要以较高旋入扭矩植入种植窝的植体，往往具有较好的抗旋转性，医师据此通过手感初步判断植入后稳定性。共振频率分析目前均使用瑞典Osstell ISQTM设备，通过传感器与种植体固定，对其施加非创伤性的侧向力，使得被固定附件产生一定可探测到的动度，根据特定的算法转化为相应的ISQ值，范围为1～100(100代表稳定性最高)[4]。这种设备适用于各种种植体系统，在种植术后不同时间点也可以进行测量，可帮助术者了解植体骨结合过程的动态变化，更准确的判断负载时机。

由于ISQ值与旋入扭矩值均不能作为完全客观评价种植体稳定性的指标，了解两者间是否存在相关关系以及确定两种指标的相关影响因素相当重要。尽管已有一些学者对此进行了研究，但学界尚未达成一致的结论[5-7]。因此，我们统计了449枚种植体基于ITV与RFA所得的初期稳定性数值，分析两指标间的相关关系。同时记录各植体的机械参数(长度、直径)，所在术区位置和骨质质量，以及相应患者的年龄、性别，进一步研究各因素对初期稳定性的影响。

1 资料与方法

1.1 数据收集

研究收集自2018年9月到2019年10月于南京医科大学附属口腔医院行种植治疗的部分患者临床资料。为减少样本的差异性，纳入患者需符合以下条件：①需行单颗或多颗种植修复治疗；②种植术前未采用骨增量手段；③牙槽嵴具有不少于8 mm的长度与3 mm宽度的足够骨量；④良好的口腔卫生。有以下条件者则被排除此项研究：①重度磨牙症；②每日吸烟超过20支；③酗酒；④口腔接受过放射治疗；⑤患有严重肝肾疾病等系统性疾病者。

1.2 手术方法

研究使用的种植体均为Nobel Biocare系统锥形植体，表明处理为钛易耐(TiUnite)技术，所有植体均由一名经验丰富的医师植入术区。具体手术操作如下：局麻下翻起全层黏骨膜瓣，严格根据种植系统说明采用标准化方案备洞后植入植体。术后嘱患者口服抗生素预防性抗感染治疗。术者依据术前种植区CBCT影像结合术中备洞阻力，基于Lekhome和Zarb的骨质质量分类标准[8]，综合判定种植区骨质质量。

1.3 初期稳定性测量

手术使用的种植机为Nobel OsseoSet200型(Nobel Biocare，瑞士)，每枚植体植入中使用的最大旋入扭矩值均被记录。确定种植体就位后，一名技巧熟练的技师即刻使用共振频率分析仪器Osstell ISQTM(Osstell Mentor Device, Integration Diagnostic AB, Goteborg，瑞典)对植体行稳定性测量，具体方法如下：将仪器传感器使用约10 N·cm扭力拧入植体螺栓内与之固定，将频率分析探头分别置于植体颊、舌、近中、远中侧得到4个稳定性值(implant stability quotient, ISQ)，对其进行平均后记录总ISQ值。

1.4 统计学方法

定量结果以平均值±标准差表示。采用SPSS 20.0软件进行独立样本t检验、单因素方差分析、斯皮尔曼相关分析。P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结 果

2.1 基本信息及参数

225例患者(男123例，女102例，年龄17～92岁)纳入研究，共植入449枚植体。植体位置分布如下：50枚植体位于上颌前牙区，155枚位于上颌后牙区，33枚位于下前牙区，211枚位于下颌后牙区。选用植体长度范围包括：8、10、11.5、13 mm，直径范围为3.5、4.3、5.0 mm。

2.2 种植体ISQ值与ITV的相关关系

样本总体平均ITV为(41±11.68)N·cm,平均ISQ值为74.17±9.72。图1显示ITV及ISQ值的频数分布，实线为正态分布曲线。对两种指标进行斯皮尔曼相关分析，结果显示两者具有明显统计学意义的正性相关，尽管相关性十分微弱(r=0.217，P<0.01)(图2)。

图1 旋入扭矩值与共振频率分析值分布

图2 旋入扭矩值与ISQ值相关关系

进一步基于术区骨质质量，分析两指标间相关关系发现，相关系数随骨质质量的降低而增加，具体为：Ⅰ类骨r=-0.023(P>0.05)；Ⅱ类骨r=0.19(P<0.05), Ⅲ类骨r=0.297(P<0.05);Ⅳ类骨r=0.42(P<0.05)。

在将Ⅰ类与Ⅱ骨合并为高骨质质量组，Ⅲ类与Ⅳ类骨合并为低骨质质量组后，图3可见，低骨质质量组较高骨质质量组两指标间正相关性明显增强(分别为r=0.176,r=0.54,P<0.05)。

2.3 患者年龄性别对ITV、ISQ值影响评估

表1显示种植体最大ITV及RFA值较各研究指标间的统计学结果。

基于患者年龄及性别对植体分组，ITV、ISQ值均未表现出统计学差异。

2.4 种植区骨质类别对ITV、ISQ值影响评估

依据种植区骨质质量、术区位置、植体长度、直径因素分别对449枚种植体进行分组，植体数量分布及各组ITV和ISQ值均值统计如下。

基于术区骨质类别分组(图4)：38枚种植于Ⅰ类骨(8.46%),258枚植于Ⅱ类骨(57.46%)，111枚植于Ⅲ类骨(24.72%)，42枚植于Ⅳ类骨(9.35%)。骨质密度越高，种植体植入所需旋入扭矩值越大，单因素方差分析表明： 组间彼此均有显著统计学差异(P<0.01)，证明种植区骨质质量与ITV存在较强的正关联性。同样对各组间ISQ值分析，结果显示仅Ⅳ类骨相比其它各骨类组ISQ值均低，统计学差异明显(P<0.01)，而其余各骨类组间未见差异，表明骨质质量对ISQ值影响程度较低。

A：高骨质质量组(Ⅰ+Ⅱ类)；B：低骨质质量组(Ⅲ+Ⅳ类)

图3不同骨质质量情况下ITV与ISQ值相关关系
Fig.3Correlation between ITV and ISQ under different
bone qualities

表1 旋入扭矩值与ISQ值相对不同研究指标间的统计学结果Tab.1 Statistical results corresponding to insertion torque and ISQ in relation to different study variables

D1～D4:Ⅰ～Ⅳ类骨；**：P<0.01

图4基于骨质质量分组的平均ITV值与ISQ值

Fig.4Mean ITV and ISQ valuce of the implantsby bone quality

2.5 术区位置对ITV，ISQ值影响评估

基于术区位置分析：下颌区植体较上颌区植体所得ISQ值明显更高，分别为76.78±8.12，71.04±10.54。后牙区较前牙区植体ISQ值同样较高，分别为71.64±6.42和74.75±10.25，差异均有统计学意义(P<0.05)。继续对ITV分析可见，尽管下颌区植体较上颌区高(分别为(43.82±10.72)N·cm，(37.66±11.91)N·cm，P<0.05)，但前、后牙区植体彼此未具有统计学差异(分别为(41.39±10.60)N·cm，(40.93±11.88)N·cm)。

进一步综合种植区颌骨位置及牙弓位点研究其于ISQ值关联性发现(图5)，仅下后牙区植体相比其它各术区ISQ值均高，且差异显著(P<0.01)，而其余区域组间均无统计学差异。

**：P<0.01,*P<0.05

图5颌骨位置与牙弓位点较ISQ值相互关系

Fig.5Interaction between the maxillas and the dental arch sector with ISQ

2.6 种植体直径对ITV、ISQ值影响评估

基于种植体直径分组显示(图6)，种植体ISQ值似乎随直径的增加而增加，然而尽管3.5 mm直径组植体ISQ值较4.3 mm组低(分别为71.71±7.90、74.94±8.42)，具有统计学差异(P<0.05), 但4.3 mm与5.0 mm直径组植体ISQ值几乎相等(分别为74.94±8.42、74.65±12.45，P>0.05)，组间统计分析表明种植体直径可一定程度上影响ISQ值(P<0.05)，但影响程度较小。继续分析各直径组种植体ITV值，组间均未见统计学差异，这表明种植体直径并不影响其所需最大旋入扭矩值。

2.7 种植体长度对ITV、ISQ值影响评估

种植体长度因素上(图7)：10 mm组植体较8 mm组ISQ值更高，而当长度超过10 mm后，ISQ值随种植体长度增加略有减小趋势，尽管如此，各长度组别间ISQ值彼此均不具有统计学差异。继续分析植体各长度组间ITV值同样也未发现各组间具有统计学差异。这表明种植体长短并不影响其最大旋入扭矩与共振频率分析值。

*：P<0.05，#：P>0.05

图6基于种植体直径分组的ITV与ISQ值

Fig.6Mean ITV and ISQ value of the implants by implant diameter

#：P>0.05

图7基于种植体长度分组的平均旋入扭矩值与共振频率分析值

Fig.7Mean peak ITV and ISQ value of the implants by implant length

3 讨 论

Meredith等[9]于1996年提出的共振频率分析方法，由于其非侵入性及灵敏性的优点已经成为临床上评估种植体稳定性的重要手段，研究已证实由RFA值所得ISQ值与组织形态学中种植体-骨组织接触比存在较好的关联[10]，且能够更加客观评估种植治疗的预后[11]。而最大旋入扭矩值由于其获得较为方便，目前仍是临床传统且主流的评估方法。目前学界对ITV及ISQ值两者间是否存在具体相关关系结论尚不明确，同样在两者的具体影响因素上也尚无统一定论，此外对大样本种植体数量的相关研究还较少。本研究旨在通过分析较大样本量种植体临床数据回答这些问题。

本研究结果中ITV与ISQ值两指标间总体上相关性十分微弱(r=0.217，P<0.01)，这与Degidi与Simmons等结果[12-13]一致(相关系数r分别为0.22、0.05，P<0.05),也有学者报道两指标间完全无相关[14]。庄秀妹等[15]与Malchiodi等[6]报道两指标存在强正性相关，相关系数r分别为0.584，0.66(P<0.05)，明显高于本结果。造成这种差别的原因尚不明确，可能由于其纳入植体样本量较少(分别为55，40枚)。

本研究结果表明两指标基本相互独立，这也证明两种评价指标各自代表初期稳定性两种不同的性质，旋入扭矩值反映种植体抗旋转的程度，而ISQ值更多反映种植体抗弯曲性大小[16]。另一方面，本研究中低骨质质量(Ⅲ+Ⅳ类骨)条件下两指标间表现出相对较强的相关性(r=0.54,P<0.01)，提示在骨质质量较差的条件下旋入扭矩值可一定程度反映植体植入初期的轴向稳定性，此类情况下对指导术者可通过改进种植方式如差级备洞提高旋入扭矩值有一定临床意义。

ISQ值与ITV间的相互独立性也使得对一些研究结果的解释变得复杂，种植区骨质质量无论高低与否，所植入植体大部分获得较佳的ISQ值，但同时ITV值范围广泛，尤其在Ⅲ、Ⅳ类骨质条件下包含众多低数值。这表明骨质质量可明显影响种植体旋入扭矩，而ISQ值均匀广泛的分布表明其受术区骨质质量影响较低。也有报道ISQ值与骨质质量存在较强的正相关[17]，事实上，当合并Ⅰ类与Ⅱ类骨组植体作为高骨质质量组，Ⅲ类与Ⅳ类骨组植体并为低骨质质量组，可发现后者平均ISQ值明显较低(均值分别为76.5和70.1)，差异显著，可以认为种植于骨质质量较差的区域可导致种植体各方面稳定性均不佳。

众多研究报道骨质质量可显著影响种植体旋入扭矩值，且由于骨质密度的差异，植入于上颌骨植体较下颌骨稳定性偏低[18]。本研究证实了这一点。种植体直径、长度因素对初期稳定性的影响，已有的研究结论并不统一。Gómez-Polo等[19]发现大直径种植体可明显提高其初期稳定性，而Aragoneses等[18]报道，种植体直径与ISQ值并无关联。另外，Barikani等[20]认为仅有当骨质质量较低时，长度、直径才对植体初期稳定性有正性影响。在本研究中，基于Nobel Biocare植体，尽管3.5 mm直径组较4.3、5.0 mm直径组ISQ值低(P<0.05)，而4.3 mm与5.0 mm直径组植体平均ISQ值几乎相等。同样在合并Ⅲ、Ⅳ类骨，单独分析低骨质质量条件下各直径组ISQ值后发现，三直径组间均未有统计学差异(分别为70±9.2，71.6±10.4，68.1±14.3，P>0.05)。考虑本研究纳入的3.3 mm植体数量仅101枚，较4.3、5.0 mm组植体数量明显少(分别为199、149枚)，结果可能存在偏倚。

本研究结果中，种植体长度并未对初期稳定性产生明显影响，有趣的是，也有研究报道长种植体可导致较低的稳定性。Ostman等[21]比较8.5、10、11.5、13、15和18 mm 种植体各长度组间RFA值，发现ISQ值从8.5 mm 到10 mm增加，10 mm到13 mm保持一致,而15 mm到18 mm组较13 mm组种植体稳定性明显降低，作者分析这可能是由于过长种植体钻孔中产热过多导致。尽管本研究中种植体长度在10 mm后，ISQ似乎也有下降表现，但差异并无统计学意义。

有研究认为由于皮质骨较松质骨更致密，且种植体应力多集中于皮质骨，因此相较于长度，种植体直径对初期稳定性的影响更大[22]。本研究结果与其相似，即种植体长度对ISQ值并不产生影响，而直径可一定程度影响初期稳定性，尽管并不显著。

综上所述，基于本研究结果，种植体最大旋入扭矩值和共振频率分析值可作为评价种植体稳定性的两个不同特征，彼此相互独立。但在骨质较差的条件下，旋入扭矩可部分反映ISQ值即轴向稳定性的程度，提示在该类情况下改进手术方式的重要意义。在手术方案与植体一致条件下，旋入扭矩仅受术区骨质质量影响，存在明显正性相关。种植体直径以及术区骨质质量一定程度上对ISQ值产生正性影响，提示临床可通过使用较大直径植体以使植体获得更好的轴向稳定性。最后，下颌后牙区由于其更易获得较高的旋入扭矩与RFA值可表现出更佳的抗旋转性与轴向稳定性，有利于该区域植体良好预后。