基台与螺钉对基台—种植体界面连接稳定性影响的研究进展*

马瑞阳 孙蔓琳 税钰森 张煜强 于海洋

随着牙种植修复技术的完善，其15年成功率可高达84.2-96.3%[1-3]，然而，种植修复患者总量较大，种植体失败总量及不良后果仍不容小觑。临床上常用的种植体通常为两段式种植体，其部件可细分为种植体、基台（包括或不包括基台螺钉）和上部修复体三个部分。基台是其中承上启下的关键结构，其于种植体间的界面普遍存在微动、微间隙和微渗漏现象[4]。基台通过或不通过中央螺钉与种植体紧密接触，但两者之间存在着潜在不充分接触，导致该界面在静息状态下有1-10 µm的微间隙[5]，且牙种植体在口腔功能负荷环境中，承受着复杂多变的咬合力，会引起基台—种植体之间的微小相对位移，其运动幅值范围符合摩擦学中“微动磨损”的内涵[6]。在此过程中，口腔环境中唾液、食糜和微生物等可通过微间隙进入基台—种植体中，也可由“泵”作用返流回牙种植体周软硬组织中，该现象称为基台—种植体界面的微渗漏。微动、微间隙和微渗漏相互伴随[7-9]：随着界面的微动，可导致种植体与基台的分离，造成微间隙的变化。微动及微间隙可能导致基台或（和）基台螺钉的松动、折断[10，11]，相关机械并发症的发生率为11.6-47.9%[12，13]；微动的存在还会增加接触界面的磨损，从而增加种植体—基台界面的微间隙[14]，而微间隙作为微生物定植点，可能会导致边缘骨的丧失[15]。因此，微动、微间隙和微渗漏的增加将增大种植修复机械学及生物学并发症的风险；而减小基台—种植体界面微动、微间隙和微渗漏也成为种植研究领域的难点和热点。因此，微动、微间隙和微渗漏是种植修复机械学及生物学并发症的起始原因之一。基于该背景，界面稳定性是指基台—种植体界面抵抗微动、微间隙和微渗漏，并维持基台—种植体相对位置稳定的能力。

评价界面稳定性的方法包括了研究微间隙[16，17]和微渗漏[18-23]的大小、基台及螺钉松动[24]和折断的发生率及抗折强度[20，25-29]。微动、微间隙和微渗漏越小，种植修复的疲劳寿命或存留率可能更高，界面稳定性越高；反之，若微动、微间隙和微渗漏增大，甚至发生基台和螺钉的松动、折断，则认为界面稳定性较差，相关治疗的预后相对欠佳。

此外，两段式种植体中，基台和螺钉起着承上启下的连接作用，维持整个种植体系统的稳定。中央螺钉拧紧过程中的扭矩会产生的拉力，即预紧力。当中央螺钉螺纹与种植体内部螺纹间的拉力小于分离力时，螺钉会发生松动[30]，从而影响基台—种植体稳定性。因此，预紧力是抑制螺钉松动即提高螺纹连接稳定性的重要因素，一般通过旋出扭矩值反映[31-33]，在一定范围内预紧力越大，界面稳定性越大。因此，评估界面稳定性的方法除了测量微渗漏和微间隙外，还可通过旋出扭矩值进行评价。而在拧紧过程中，90%的扭矩用于克服摩擦，只有10%用于建立预紧力[34]，其大小与基台螺钉的材料、设计、连接方式、拧紧方式等密切相关[35，36]。

因此，在各研究中，界面稳定性主要通过微渗漏、微间隙情况、基台及基台螺钉（中央螺钉）的存留率、疲劳寿命、是否松动、应力分布情况[20，37，38]、断裂强度以及预紧力（一般通过旋出扭矩值反映）等参数指标综合反映。本文将从基台与螺钉对基台—种植体连接稳定性的影响进行综述。

1.基台对基台—种植体连接稳定性的影响

基台对基台—种植体连接稳定性的影响因素包括基台的类型、固位部分的设计、材料及基台—种植体的连接方式，其中，基台的类型分类包括骨组织与软组织水平种植体基台、成品基台与个性化基台。

1.1 骨组织与软组织水平种植体基台 关于基台—种植体结构的有限元分析结果表明[16]，咀嚼负荷方向为45°时，骨水平种植体的基台—种植体界面微间隙为3.2 µm，而软组织水平种植体的基台—种植体界面微间隙小于1 µm；咀嚼负荷方向为60°时，骨水平种植体的基台—种植体界面微间隙为6.7 µm，而软组织水平种植体的基台—种植体界面微间隙仅有2.6 µm。这项研究结果提示了软组织水平种植体的基台微间隙可能更小，为今后的微间隙相关研究提供了理论基础，但未来还需要更多相关的研究进一步证实软组织水平种植体及骨组织种植体对基台微间隙的影响。

1.2 成品基台与个性化基台 根据基台是否预成，基台可分为成品基台和个性化基台。其中，个性化基台的制造技术包括常规铸造、研磨技术、计算机辅助设计和计算机辅助制造（computer aided design and computer aided manufacturing，CAD/CAM）技术[39]。CAD/CAM个性化基台因可个性化设计穿龈轮廓形态、粘接线位置和减少基台颜色外显的不良影响等优势，近年来应用更广泛，成为学者们研究的热点。

个性化基台和成品基台微间隙的比较目前仍有争议。DeMori等[17]对个性化铸造金属基台和成品金属基台施加种植体厂家推荐的扭矩值，并在循环载荷前后测量微间隙，发现个性化基台—种植体界面的垂直间隙平均值从5.3 μm增至6.6 μm，成品基台—种植体界面的垂直间隙从7.4 μm增至8.2 μm，但不论疲劳循环加载前还是循环加载后，两种基台的垂直微间隙比较均无统计学差异。然而，与以上结果对立，有研究[25]表明个性化氧化锆基台的水平微间隙（28.8µm）和边缘微间隙（11.5 µm）大于成品氧化锆基台（19.3 µm，4.3 µm），但两者垂直微间隙（105.0 µm，106.5 µm）无统计学差异。还有学者研究认为[28]，成品钛合金基台与种植体的边缘微间隙很小，几乎无法测量，而个性化钴铬合金基台的平均间隙为2.5 µm左右。

不同研究间关于扭矩稳定性的比较结果也有差异。有研究表明[31]，不论是疲劳试验前还是疲劳试验后，个性化钛合金基台的旋出扭矩和成品钛合金基台相比，差异均无统计学意义。然而，有学者认为[32]，虽然在疲劳试验前，个性化钛合金基台和成品钛合金基台的旋出扭矩下降率无统计学差异，但咀嚼模拟后，个性化钛合金基台的旋出扭矩下降率显著高于成品钛合金基台，表现出较差的连接稳定性。

基台强度的研究结论同样未达成一致。有学者[25]对氧化锆接口的个性化和成品的内六角连接氧化锆基台的断裂强度进行了实验室研究，发现个性化氧化锆基台压缩强度高于成品氧化锆基台。无独有偶，另一项研究[26]对比了氧化锆接口的个性化和成品的莫氏锥度氧化锆基台，发现个性化氧化锆基台比成品氧化锆基台具有更强的抗折性能。然而，Mitsias等[27]对接口为氧化锆材料的成品和个性化氧化锆基台进行静态加载实验和动态加载实验，发现个性化氧化锆基台和成品氧化锆基台断裂强度的差异无统计学意义。Alonso-Pérez[28]等对个性化钴铬合金基台与成品钛合金基台进行人工唾液热循环后的静态加载试验，也得出了相同的结论。

可见，目前关于成品基台和个性化基台的微间隙、扭矩稳定性和强度的比较仍有待进一步明确。

1.3 基台固位部分设计 基台的固位部分形态参数也可能影响基台的断裂强度，从而影响基台—种植体界面的稳定性。Saker等[29]研究表明，成品氧化锆基台平台直径越大，断裂强度越大；然而，在固位部分的角度影响方面，成品氧化锆直基台和成品氧化锆15°角度基台的断裂强度无统计学差异。

1.4 基台的材料 常用的基台材料有：钛及钛合金、氧化锆、氧化铝和聚醚醚酮（Polyetheretherketone，PEEK）等。尽管关于窄直径内连接基台的研究表明[40]，个性化钛基台的抗折强度明显比钛合金接口及氧化锆接口的氧化锆基台高，但氧化锆基台由于其良好的生物相容性和美学性能而广泛应用于个性化基台的制作，可通过联合使用钛基底制作氧化锆个性化基台，此时基台—种植体连接为钛—钛连接；还有氧化锆接口的一体化氧化锆个性化基台。有研究[41]比较氧化锆接口和钛合金接口的个性化氧化锆断裂强度，结果显示，钛合金接口的氧化锆基台断裂强度大于氧化锆接口的基台。同样，有学者通过[42]动态模拟咀嚼循环负荷研究发现，钛—钛的基台—种植体连接比钛—氧化锆的基台—种植体连接表现出更高的抗折能力。

在机制方面，Dhingra的研究提出[43]，氧化锆接口的基台和种植体之间存在着从基台螺钉和种植体内部脱落的一层钛碎屑，使得氧化锆基台与种植体的适配性大大降低，微动幅值增大，造成螺钉和种植体的松动和断裂风险增大。除以上体外研究，在临床效果评价方面，关于一体式氧化锆基台（氧化锆接口）及分体式氧化锆基台（钛基底+CAD/CAM氧化锆个性化基台）的系统评价表明[44]，两者5年临床存留率及机械并发症发生率均可接受，其中，一体式基台的折断发生率（4.13%）及螺钉松动率（1.86%）均高于分体式基台（0.2%、0.6%）。这些研究结果提示了非钛接口的一体化氧化锆基台的临床效果仍需长期随访观察，建议临床中结合具体情况，谨慎选择全瓷基台，而氧化锆基台的改性或接口的结构仍需进一步优化设计以提高其抗折裂、抗基台螺钉松动的能力及与种植体之间的适配性。

除钛基台和氧化锆基台，目前市售还有PEEK材料的愈合基台或临时基台，可用于个性化塑造穿龈轮廓。虽有使用PEEK基台进行永久修复的临床报道[45]，但目前PEEK材料尚未广泛用于永久修复中。一项体外研究表明[18]，PEEK基台的扭矩丧失率最高达50%，明显高于钛基台的扭矩丧失率（10%），且几乎所有PEEK基台均发生了明显的微渗漏，但约90%钛基台未发生明显微渗漏，因此该研究团队认为PEEK基台仍难以替代传统钛基台。但有限元分析提示[37]，PEEK代替钛基台可降低自身应力。且有临床研究[45]表明，PEEK基台5年临床回访显示100%种植修复成功率，但该研究中使用的是钛基底支持式PEEK基台，即通过预成钛基底和个性化研磨的PEEK基台粘接制作而成，其设计方式类似于联合使用钛基底的氧化锆个性化基台。关于PEEK作为基台材料以及基台接口为PEEK材料的实验室及更长期的临床研究仍需进一步开展以验证其作为永久修复材料的潜力。

1.5 基台—种植体连接方式 基台—种植体连接按照种植体平台中心的凸起或凹陷分为外连接和内连接，不同的连接方式会影响基台—种植体界面的细菌微渗漏情况[19]。外连接通常在种植平台上有一个向外凸起的六边形，而内部连接可分为内六角、内八角和莫氏锥体。外六角连接设计简化了印模和修复阶段的外部连接记录。然而，它也存在一些缺点，有学者发现，在受侧向力时，外连接种植体产生相对位移较大，易产生微间隙和微动，在一定程度上会影响到基台螺钉的稳定性，引起基台螺钉的松动甚至疲劳断裂[20]。一项系统评价报道，外连接种植体的基台螺钉松动率在6%到48%之间[24]，且虽然在Mishra等人的系统评价中[21]，几乎所有纳入的研究都表明基台—种植体界面存在一定量的微渗漏，但相比之下，内连接种植体在种植体中的连接深度更大，可以在种植体壁上更均匀地分散应力[38]，可分散到整个种植体周围的骨上，从而减少机械学和生物学并发症，如螺钉松动、断裂和边缘骨吸收[15]。与其他连接方式相比，莫氏锥度的内连接结构增加了其基台和种植体的匹配性和密封性[46]，使微渗漏明显减少[21，22]。在这些研究基础上，He的团队[23]研究发现，超过80%的外连接样品在40 N左右的负荷下就出现了微渗漏，而90%的锥形内连接样本在100 N左右的负载下才会出现微渗漏。

根据以上研究结果，可看出内连接在减小机械和生物学并发症上较外连接更有优势，但仍需同时考虑可能影响临床结果的其他因素。以上研究大多数为体外实验，需要进一步的体内前瞻性研究，以建立最佳性能连接的证据。

2.基台螺钉对基台—种植体连接稳定性的影响

2.1 基台螺钉的材料 目前，常用的基台螺钉材料主要是钛合金。除钛合金外，也有种植体品牌的螺钉材料是金合金，由于金合金螺钉的弹性模量比钛高，因此与钛合金螺钉相比可以抑制螺钉松动[47]。除了基台螺钉本身的材料外，基台螺钉表面涂层也是一大研究热点。有研究报道，基台螺钉涂层可通过降低基台螺钉与种植体内表面之间的摩擦系数，将更多的拧紧扭矩转化为预紧力，同时使基台螺钉连接更稳定[27]。近年报道的有较好防松效果的涂层有：二氧化硅涂层[48]、聚醚醚酮（PEEK）涂层[49]和类金刚石碳（DLC）涂层[50]等。

另外，基台螺钉和种植体内表面涂布润滑剂对预紧力影响仍未达成一致。Frederico等[51]提出，在口腔潮湿的环境中，唾液的润滑作用使螺纹副连接有较大的预紧力，可以防止基台螺钉松动。这一研究结果让唾液或其他液体润滑剂是否能代替涂层起到防松作用成为研究热点。但近年一项有限元分析指出[51]，尽管液体润滑剂通过降低摩擦系数增加了预紧力和剩余扭矩，但是基台螺钉的旋出扭矩提升不多。考虑到液体润滑剂对基台螺钉的污染可能导致的生物并发症，目前学界依然不建议使用液体润滑剂[52]。另一项研究证实了凡士林液体对外连接氧化锆基台的钛合金基台螺钉连接稳定性并无影响[53]。并且，虽然石墨、凡士林能减小基台螺钉与种植体内表面之间的摩擦系数，增大预紧力，但在抗折强度的实验中，使用润滑剂的种植体的疲劳寿命并不能提高，甚至在大载荷的作用下，疲劳寿命降低[54]。

2.2 基台螺钉的形态设计 预紧力大小除了主要取决于拧紧时施加的扭矩外，还与螺钉顶端形状和螺纹设计有关。有学者[55]发现，疲劳试验后锥形头基台螺钉和平头基台螺钉的旋出扭矩差异不大，但Murillo[8]采用DNA杂交法检测比较平头基台螺钉和锥头基台螺钉连接的种植体内部的细菌数量，发现锥头基台螺钉连接的种植体的微生物数量较少，表明基台—种植体界面的微渗漏更小。此外，Arnetzl[33]报道了一种特殊的双锥基台螺钉设计（见图1，引自[33]），其旋出扭矩值明显高于单锥头螺钉，且在加载前后均比传统平头螺钉的稳定性好。

基台螺钉的螺纹形态设计也是影响螺钉稳定性的重要因素之一。有学者报道了短螺纹（3.5个）的外六角连接种植体比长螺纹（6.5个）和短螺纹的内六角连接种植体在防松效果上更有优势[56]。然而近年来，对于螺纹结构的报道尚少，其原因可能是目前螺钉主要为成品，其加工工艺要求高，但可先从理论力学的角度探索出更具稳定性的结构。

3.总结

综上所述，本文主要从基台和基台螺钉的配副材料和螺纹等设计的角度讨论了基台螺钉连接稳定性的影响因素，通过合理等材料选择和优化设计，找到更合适更稳定的界面配副，同时应注意临床操作规范，如按厂家要求的方式和扭矩加力、拧紧基台螺钉及注意修复体是否被动就位等，才能获得长期稳定有效的基台—种植体连接，并有助于顺利实现种植治疗的预期疗效。