数字化多能基台和八角粘接基台在磨牙区种植修复的比较研究

杨 涛 孔垂宇娟 李红文 刘森庆 王晓彦 许 键

深圳市龙岗区耳鼻咽喉医院//深圳市龙岗区口腔医学研究所 广东深圳 518172

种植牙技术现已成为缺牙后首选的修复治疗方式，伴随着材料学的进步，其治疗的适应症在不断扩大。目前国际上的种植系统多达数百种，各种植系统配套的基台更是种类繁多，如何选择基台是所有种植医师共同面对的问题[1-2]。本文选取瑞士Straumann系统的新型数字化多能基台(以下简称多能基台)和传统八角粘接基台(以下简称八角基台)作为研究对象，以探讨多能基台的临床应用效果。

1 材料与方法

1.1 研究对象

选取2018年1月—2019年10月就诊于本院口腔种植科，自愿参加本研究的患者为观察对象，纳入标准：①单颗磨牙缺失；②邻牙及对牙合牙无明显移位；③咬牙合关系基本正常；④牙周情况良好；⑤无未控制的系统性疾病。研究通过本院伦理委员会批准(编号No.2017-1222)。

1.2 材料

1.2.1 临床研究 ①Straumann软组织水平种植体(RN)、多能基台、八角基台(Straumann公司)。②思迈尔全瓷冠(家鸿义齿制作中心)。③Looting 2玻璃离子粘接剂(3M公司)。

1.2.2 三维有限元实验 (1)CT扫描机(Sirona公司)。(2)建模用计算机硬件配置:IntelCorei 76700K。(3)仿真软件:①Mimics 20.0医学三维重建软件(Materialise公司)；②Geomagic 12逆向工程软件(Geomagic公司)；③Solidworks 2015三维CAD建模软件(Dassault公司)；④Ansys Workbench 18.0通用有限元计算软件(Ansys公司)。

1.3 治疗过程

术前常规牙周洁治。一期手术严格按照产品操作手册植入种植体，术后3～4个月行上部结构修复。修复体选择思迈尔全瓷冠(修复空间不足则选择全锆冠)，将研究对象随机分为多能基台组和八角基台组：多能基台组在体外完成全冠和基台的粘接，调整邻接咬牙合，将基台-牙冠整体戴入口内，加力至35 N·cm后，树脂封闭螺丝孔道；八角基台组将基台戴入口内后，调整邻接咬牙合，加力至35 N·cm后，树脂封闭螺丝孔道，口内粘接全冠。种植手术和上部修复由同一名医师完成，临床观测指标采集由另一位医师完成(后者对分组情况不知情)。

1.4 临床随访

在种植上部结构修复完成后第12个月时，采集两组观测指标，获取两组种植体周软、硬组织的健康状况，具体如下：

1.4.1 机械并发症 包括种植体或基台的折裂、中央螺丝的松动或折裂、修复体崩瓷、折裂或脱落等。

1.4.2 探诊深度 对修复体近颊、颊侧中央、远颊、近舌、舌侧中央、远舌6个位点进行探查，探测修复体龈缘至袋底的距离，计算平均探诊深度。探诊过程中应有支点且动作轻柔，探诊力量不超过25 g，避免损伤种植体周上皮附着。

1.4.3 牙槽骨吸收量 测量CBCT中种植体近中骨高度(h1)和远中骨高度(h2)，见图2，计算二者平均值，以种植术后当天CBCT数据作为基线值，测量计算修复后第12个月时的牙槽骨高度均值，再减去基线值，作为牙槽骨吸收量。测量3次取均值。

1.4.4 改良出血指数 以20 g的力量，将塑料牙周探针在种植牙冠龈缘下1 mm处平颊舌面滑动，约30 s后观察牙龈出血情况并评级[3]。0级：无出血；1级：点状出血；2级：龈沟内线状出血；3级：重度出血或自发性出血。

1.4.5 改良菌斑指数 在种植牙冠龈缘处探诊观察并评级[4]。0级：龈缘及牙面未探及到菌斑；1级：龈缘处可探及少量菌斑软垢，呈点状分布；2级：龈缘及牙面可探及到菌斑，呈带状分布且肉眼可见；3级：可探诊到大量菌斑软垢覆盖牙颈部及牙冠。

图1 牙槽骨高度测量示意图(h1为近中骨高度，h2为远中骨高度)

1.5 统计学方法

使用SPSS 23.0软件对所测数据进行分析，患者基本信息情况、改良出血指数和改良菌斑指数采用2检验，牙槽骨吸收量、牙周探诊深度以表示，组间比较采用独立样本t检验，P<0.05为差异具有统计学意义。

1.6 中央螺丝受力三维有限元分析

以课题组前期三维有限元分析实验研究[5]为基础。

1.6.1 三维有限元模型的建立 利用1名志愿者的下颌骨CT扫描数据，将数据输入三维重建软件Mimics中，经处理获得牙槽骨的三维轮廓模型后，将文件读入Geomagic软件，进行逆向工程重建(见图2)。利用Straumann种植体、多能基台、八角基台和中央螺丝实体测量数据进行建模，在Solidworks软件中利用拉伸、旋转、螺旋线切除等功能分别建立种植体、多能基台、八角基台和中央螺丝的三维模型(见图3)。各材料弹性模量和泊松比见表1。

表1 各材料弹性模量与泊松比

注：1.初始导入Geomagic中的stl文件；2.Geomagic中光滑、打磨处理后的文件；3.Geomagic中曲面片处理后的文件；4.Geomagic中最终实体化处理后的文件

注：第一排为多能基台，第二排为八角基台

1.6.2 加载方式 各部件采用绑定接触，约束牙槽骨，在基台顶部施加200 N荷载，方向分别为水平向0°，斜向45°、垂直向90°，求解计算得出受力结果，比较两种基台中央螺丝的最大等效应力情况。

2 结果

2.1 一般资料比较

共有多能基台组和八角基台组患者76例，包括19名男性，57名女性；年龄21～57岁；植入种植体76颗。两组患者在性别、年龄、植入牙位方面比较均无统计学差异(P>0.05)，详见表2。

表2 两组患者基本信息情况 (n)

2.2 机械并发症

经过十二个月的负载，两组研究对象共76颗植体均未出现种植体或基台折裂、中央螺丝松动、折裂以及牙冠崩瓷。两组病例照片见图4。

注：1～4为多能基台组，5～8为八角基台组

2.3 临床观察指标

对两组病例负载一年后各观测数据进行统计分析(见表3、表4)，结果显示：多能基台组牙槽骨吸收量均值小于八角基台组牙槽骨吸收量均值，差异具有统计学意义(P<0.05)。多能基台组探诊深度均值小于八角基台组探诊深度均值，差异具有统计学意义(P<0.05)。多能基台组改良出血指数0～3级者与八角基台组改良出血指数0～3级者比较，差异具有统计学意义(P<0.05)。多能基台组改良菌斑指数0～3级者与八角基台组改良菌斑指数0～3级者比较，差异无统计学意义(P>0.05)。

表3 负载后一年牙槽骨吸收量和探诊深度 (mm)

表4 负载后一年改良出血指数和改良菌斑指数 (n)

2.4 中央螺丝受力分析

多能基台组和八角基台组在水平向施力时其中央螺丝受力最大，随着角度增大受力逐渐减小，垂直向施力时最大等效应力最小。多能基台组中央螺丝在水平向和45°方向加载条件下最大等效应力小于八角基台组，在垂直向加载条件下最大等效应力大于八角基台组(见图5和图6、表5)。

表5 不同载荷下两种基台中央螺丝最大等效应力 (MPa)

图5 不同载荷下多能基台中央螺丝受力云图

图6 不同载荷下八角基台中央螺丝受力云图

3 讨论

种植基台是连接牙冠和种植体的中央枢纽，基台的材料、形态、结构、生物相容性等是影响种植远期成功率的重要因素。根据牙冠-基台连接方式的不同，目前各种植系统的基台主要分为粘接固位和螺丝固位。

粘接固位是首先将基台锁紧在种植体上，然后在口内将牙冠粘接在基台上。在单冠修复中，是大多数种植医生的首选方案。其优点为易获得被动就位、不需预留螺丝孔、美学效果好、不易发生螺丝松动[6]等，但存在粘接剂不易去除的主要缺陷。本研究中所使用的八角基台是Straumann系统最常用的粘接基台，临床使用超过三十年，具有良好的机械稳定性和生物安全性。但由于粘接基台本身固有的局限，在一些植入位点较深的病例中，粘接剂会不同程度地残留，可能进一步引发种植体周围炎。Wilson等[7]指出在使用粘接固位且发生种植体周围炎的患者中，有81%与粘接剂残留有关。本研究采用牙槽骨吸收量、探诊深度、改良出血指数、改良菌斑指数等评价种植体周软硬组织的健康状况。在八角基台组，平均牙槽骨吸收量和探诊深度均大于多能基台组，且改良出血指数水平高于多能基台组，差异均具有统计学意义(P<0.05)。而两组在改良菌斑指数方面则相近(P>0.05)，说明两组的口腔卫生维护情况基本接近，而引起种植体周健康状况不同的其他可追溯原因中，粘接剂残留可能是其中之一。为减少粘接剂的残留，学者们提出了不同的方法[8-10]，如选择易于去除的粘接剂，调整边缘位置及形态，制作排溢孔，改良粘接方法等。但无论哪一种方法，都无法完全去除粘接剂。若能从根本上杜绝粘接剂残留，则可有效降低种植体周围炎的发病率。

螺丝固位基台的设计初衷之一即是完全避免粘接剂的残留，螺丝固位是先将基台通过一级螺丝固定在种植体上，然后通过二级螺丝将牙冠固定在基台上。其优点是100%无粘接剂残留；拆卸方便，易于维护；为一级螺丝和基台提供缓冲[11]。但缺点是二级螺丝易松动，同时加工成本昂贵，对植入轴向要求高。

由于八角基台本身存在粘接剂残留的缺陷，有部分临床医师选择在体外粘接后，再戴入口内，但原厂修复手册并未推荐这种粘接方式，可能因为牙冠与种植体软组织面会留有缝隙，造成细菌滞留区形成，影响种植体周健康。2015年，多能基台经过研发进入临床。第一代多能基台高度为4.0 mm，其轴壁相互平行，并含有四个凹槽，对基台高度的要求进一步降低，推荐使用在颌龈距离不足的病例中。2019年，第二代高度为6 mm的多能基台进入临床，推荐使用在常规病例中。不同于传统的粘接固位和螺丝固位，多能基台是首先在体外将基台和牙冠粘接为一整体，然后利用中央螺丝将基台-牙冠直接锁紧在种植体上，牙冠与基台为粘接固位，基台与种植体之间为中央螺丝固位，同时兼具两种固位方式的优势。不同于八角基台，多能基台具有一圈与种植体软组织面上端完全嵌合的金属圈，是在士卓曼原厂数据基础上制作的机械冷焊加工结构。在使用中央螺丝锁紧后，理论上其缝隙将明显小于将八角基台进行体外粘接再锁紧所形成的缝隙。多能基台螺丝锁紧扭矩达35 N·cm，可满足日常咬牙合力需求，不易松动。本研究中多能基台组40例研究对象在一年观察期间未发现螺丝松动情况。类似于多能基台的一体化基台冠修复方式正在成为新的热点研究方向，从早期仅用于合龈距不足者，现逐渐有常规化应用的趋势。多项研究结果显示，不同种植系统的一体化基台冠均表现出良好的临床应用效果[12-13]。但大多数研究持续时间较短(2年以内)，长期的修复效果有待进一步临床观察。

三维有限元分析方法由于其独特的优势，可用于牙科生物力学的分析。该方法通过对三维模型进行简化处理、网格划分、施加载荷等过程，最后以应力分布云图输出结果[14]。三维有限元分析法求得的等效应力综合反映了主应力和剪应力的情况，可作为观察指标，比较分析模型各部位的应力分布[15]。近年来，在口腔种植领域的应用尤为广泛，但大多数研究集中于对植体-骨界面以及植体-基台连接处的应力分析[16]，关注中央螺丝受力分析的研究较少。为进一步分析螺丝受力情况，本文将中央螺丝的三维有限元分析纳入研究中。分析结果显示，多能基台在水平向和45。斜向负载时，其螺丝最大等效应力(326.67、252.39 MPa)均小于八角基台(334.35、256.72 MPa)，仅在垂直向受力(68.468 MPa)时大于八角基台(55.935 MPa)，而两组在垂直向负载时螺丝受力仅为水平向或斜向负载时的1/6～1/5，对螺丝的不良应力相对较小，同时也提示临床设计种植体及修复体时，应尽量减少非轴向受力。

尽管有粘接剂残留的潜在风险，但基于医师的过往习惯以及对新型基台的谨慎态度，目前八角基台依然是临床应用的主要选择，而多能基台在临床上的应用相对较少。本研究中，多能基台显示出其优异的性能，在牙槽骨吸收量、牙周探诊深度及改良出血指数等评价指标方面均优于八角基台，可以降低远期罹患种植体周围炎的风险。但本研究中样本量较少、观察时间较短，因此对于多能基台的远期应用效果仍有待进一步的研究。

综上所述，多能基台作为新型基台，具备螺丝不易松动、完全无粘接剂残留等优点，可获得良好的临床应用效果，推荐常规应用在磨牙区的种植治疗中。