植入扭矩对种植体骨结合影响的实验研究

发布时间：2018-01-21 10:27

本文关键词： 种植体植入扭矩脱位扭矩 OPG RANKL　出处：《南方医科大学》2015年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：研究背景种植体植入骨内后,初期稳定性是保证种植体在愈合期间不至产生过度微动(100～150μm),激发种植体周围骨组织通过改建和骨再建形成良好的骨-种植体界面上的生物性骨结合,顺利渡过愈合期的关键因素。在进行种植即刻或早期负重时,种植体的初期稳定性显得尤为重要,这是由于种植体植入后在种植体与骨组织之间还未形成有效骨结合的情况下就进行修复治疗,给予种植体负荷,为了避免种植体在愈合期间产生过度微动,因此就必须要求种植体具有良好的的初期稳定性。种植体的稳定性有许多检测方法,在临床上一般通过种植体的植入扭矩来判断种植体初期稳定性,植入扭矩越大,种植体的初期稳定性越好,反之则种植体的初期稳定性越差。多数研究证明,种植体植入扭矩在30Ncm以上,表示种植体具有良好的初期稳定性,可以行即刻或早期修复及负重。但是这些研究对种植体植入扭矩的上限并没有定论,对于过高扭矩植入种植体是否会对周围骨组织的改建及种植体与骨的结合产生负面影响还存有争议。种植体植入时窝洞的制备以及种植体植入后对植体对周围骨组织的挤压力都会造成对骨组织形成一定的炎症和创伤,因此,种植体植入后早期都会发生周围骨组织的坏死和吸收,导致种植体稳定性下降,随后种植体周围骨组织通过新骨形成和改建,形成种植体与骨的直接结合,使种植体的稳定度得以恢复。多数学者认为种植体植入扭矩超过50-55Ncm,种植体对周围骨组织的挤压力会引起骨发生微裂,导致过度的骨吸收和坏死,进而影响骨结合顺利形成,甚至引起种植体的失败。有研究表明,在犬下颌骨高扭矩(50Ncm)植入种植体,术后1-3月后,发现种植体周围骨组织发生显著吸收。但是近年来,国内外不断有临床报道和实验研究证明即便在高扭矩(80-176Ncm)状态下植入种植体虽然会导致周围骨组织发生微裂,但是这并不会引起周围骨组织的过度吸收,甚至加速了种植体周围骨组织的改建,最终对种植体的骨结合并没有产生不良影响。种植体在植入牙槽骨后的骨组织愈合是一个系统的渐进过程,由于手术的创伤、机械性压力以及营养障碍的影响会伴随发生局部的骨坏死及骨吸收等系列骨改建过程,这个过程主要是通过破骨细胞、单核巨噬细胞等细胞的吸收吞噬作用来完成的。而种植体周围新骨的形成主要周围骨组织内的未分化细胞通过细胞分裂、分化、增生,逐渐成为骨母细胞。骨母细胞的作用是产生骨基质和胶原基质,形成未钙化的类骨组织(Osteoid tissue)。随后骨母细胞不断分泌碱性磷酸酶,形成碱性的细胞外环境,而这种外环境的改变可以促使类骨组织出现矿物质沉积,并逐渐钙化形成新生幼稚编织骨组织。在骨改建的过程当中,不成熟的幼稚编织骨组织将逐渐被成熟的层板状骨所替代,完成骨改建过程。根据Wolff氏法则,局部应力的大小对周围骨组织的骨改建过程有着重要的影响,在种植体与骨结合的早期,与种植体紧密接触部位主要表现为骨吸收,而非接触部位则主要表现为骨形成。这些骨得代谢活动主要由破骨细胞(Osteoclast,OC)和成骨细胞(Osteoblast,OB)参与。破骨细胞来源于巨噬细胞,具有骨吸收和骨改建的功能。而成骨细胞主要来源于骨髓间充质干细胞,是骨新生和骨改建的主要功能细胞,负责骨基质的合成、分泌及矿化。在种植体植入后,由于手术创伤及种植体对周围骨组织的挤压力的刺激,在术后2-3天,首先在种植体周围骨组织中出现破骨细胞,造成骨组织的吸收和破坏,继而在这些破坏的骨质中有成骨细胞附着并分化成熟,分泌基质、钙化完成骨的新生和修复。近年来,已证实OPG/RANKL/RANK系统是破骨细胞分化与成熟的主要调节机制,骨保护素(Osteoprotegerin, OPG)、细胞核因子κB受体活化因子(Receptor activitor of NF-κB,RANK)、细胞核因子κB受体活化因子配基(Receptor activitor of NF-κB Ligand, RANKL)所形成的OPG/RANKL/RANK环路介导了破骨细胞的形成和分化过程中所必须的细胞间信号,而且RANKL是目前发现的唯一能直接诱导破骨细胞分化并参与破骨细胞功能调节的细胞因子,由于骨保护素OPG可竞争结合RANK,阻断RANKL与RANK的结合作用,从而阻断RANKL所启动的信号传导途径。因此,RANKL和OPG表达的比例决定了骨吸收的程度。另外,经研究证实,种植体在植入后第7天周围骨组织内的RANKL和OPG表达到达高峰,而后逐渐降低,种植体周围骨组织可以通过OPG/RANKL系统参与破骨细胞的形成,调节骨的吸收和破坏,从而影响骨组织代谢的微环境。可以认为,种植体周围骨组织环境中OPG、RANKL或RANK的表达水平,可能是决定破骨与成骨发生和发展的关键所在。为了研究不同植入扭矩下种植体所产生的机械性挤压力对周围骨组织改建和种植体-骨结合的影响,以及植入扭矩对种植体愈合阶段周围骨组织代谢过程中OPG/RANK/RANKL系统的表达情况和对骨形成及骨改建的影响,我们进行本实验研究,实验共分为两部分：植入扭矩对种植体脱位扭矩的影响的动物实验研究(实验一)和实验二植入扭矩对种植体周围骨组织中OPG/RANKL mRNA表达的影响(实验二)。实验一植入扭矩对种植体脱位扭矩的影响的动物实验研究目的通过脱位扭矩实验检测在骨愈合阶段,高、中、低扭矩状态下植入种植体后,种植体稳定度变化的情况,并评价种植体-骨结合水平。方法选取健康成年雄性Beagle犬9只,拔除下颌骨双侧第一至第四前磨牙,愈合12周后,植入自行设计的光滑面钛合金种植体,规格为3.5×10mm。每侧下颌骨植入3颗种植体,植入扭矩分别为10-30Ncm(低扭矩,L组),30-50Ncm(中扭矩,M组)和=70Ncm(高扭矩,H组)。三只实验动物左侧为1w组,右侧为4w组；另三只左侧为4w组,右侧为8w组；最后三只左侧为8w组,右侧为1w组。于种植体植入术后相应时间进行临床观察,处死实验动物行X线片检察后进行脱位扭矩(Rv)实验,取骨标本留用。实验数据在SPSS18.0统计软件中采用方差进行分析(ANOVA),当P0.05时认为有统计学差异。结果9只实验动物未出现死亡。所植入的54颗种植体均未出现松动、脱落情况,种植体留存率100%。X线片检查,显示种植体均与骨组织紧密结合,未见种植体周围骨透射影像及种植体颈部骨蝶形吸收。术后1w的脱位扭矩分别为：H组Rv= 57.83±10.00Ncm Ncm,M组Rv=35.83±9.83Ncm,L组Rv=13.83±4.54Ncm,种植体植入扭矩越大,种植体脱位扭矩值越高,三组之间有明显统计学差异(P0.01)。种植体稳定性均较植入时降低,植入扭矩越高的种植体在种植体植入术后早期其稳定性越高。术后W脱位扭矩分别为：H组Rv=58.33±8.29Ncm,M组Rv=35.00±9.25Ncm,L组Rv=36.67±11.22Ncm,三组比较差别有统计学意义(P0.01),两两比较：L组与M组之间的Rv值无显著性差异(P0.05),但两组与H组比较,具有显著性差异(P0.05)低扭矩植入组种植体稳定度明显增高,与中扭矩植入组相似,但与高扭矩植入组相比其稳定性仍较低。术后8w脱位三组的脱位扭矩值相似,均接近60Ncm,分别为：L组Rv=60.83±4.40,M组Rv=59.83±7.94Ncm,H组Rv=60.67±3.61,各组之间无显著性差异(P0.05)。种植体均获得了较好的继发性稳定性,并具有了良好的骨-种植体结合。结论不同扭矩值植入种植体,在术后早期种植体稳定性均较植入时降低,但高扭矩植入组的稳定性最好。术后4w,低扭矩植入组的稳定性明显增加,术后8周时,所有种植体均获得了较好的稳定性和骨结合。高扭矩植入时未见种植体周围骨组织过度吸收,亦不会影响骨与种植体之间的结合。植入扭矩在30～50 Ncm以上,骨愈合期间种植体均具有良好的稳定性,可施行即刻或早期负重。实验二植入扭矩对种植体周围骨组织中OPG/RANKL mRNA表达的影响目的本实验的目的是研究在不同植入扭矩的情况下,种植体的机械性挤压力对种植体愈合阶段周围骨组织代谢过程中OPG/RANK/RANKL系统的表达情况和对骨细胞的激活、分化和成熟影响。进而打算初步探讨在高、中、低三种不同植入扭矩植入种植体对周围骨组织的代谢活动的影响,从分子水平探索不同强度的机械性挤压力对种植体周围骨组织的吸收、改建及形成的影响。为临床治疗提供更多的理论依据和指导。方法实验分组及种植体植入如实验一。实验动物处死后,采用电动骨钻分割骨块,获取种植体周围骨组织(5x5x10mm的长方体骨块),截取上半部分5mm制取完成后迅速放入干冰内保存,然后通采用荧光定量PCR方法对标本中OPG及RANKL mRNA表达情况进行检测分析。实验数据在SPSS18.0统计软件中采用方差进行分析(ANOVA),当P0.05时认为有统计学差异。结果经荧光定量PCR检测OPG/RANKL mRNA扩增曲线拐点清楚,扩增曲线整体平行性好,低浓度样本扩增曲线指数期明显。曲线指数期斜率与扩增效率成正比,斜率较大,扩增效率良好。融解曲线整体平行性良好。术后1w的种植体周围骨组织的OPG mRNA表达均处于高位, L组=6.65±0.34, M组=5.52±0.27, H组=6.53±0.30。三组之间差别有统计学意义(P0.01)。两两比较,H组和L组的种植体周围骨组织的基因表达无显著性差异(P0.05)；M组与其它两组均有显著性差异(P0.05)。提示不同扭矩植入种植体的成骨活动均较为活跃,尤其是低扭矩植入组和高扭矩植入组的成骨活动更为明显。术后4w的OPG mRNA表达分别为：L组7.18±0.38,M组=2.73±0.23,H组5.16±0.36。三组之间mRNA表达量均有显著性差异(P0.001)。M组的骨形成趋于稳定,而L组和H组骨形成活跃,L组更为明显。术后8w,OPG mRNA表达值均有明显变化,L组=2.8±0.27,M组=1.80±0.28,H组=2.21±0.27。三组比较,差别有统计学意义(P0.001),两两比较：H组和M组与L组有显著差异(P0.05)；H组和M组无明显差异(P0.05)。不同植入扭矩的种植体的OPG mRNA表达值均较低,提示种植体周骨形成趋于平稳。术后1w的种植体周围骨组织的RANKL mRNA表达均处于高位,L组=8.44±0.27,M组=7.91±0.23,H组=6.09±0.25。L组表达量最高,M组次之,H组最低。三组比较具有显著性差异(P0.01),提示种植体周围骨组织破骨活动均较活跃。术后4w的RANKL mRNA表达均明显下降,L组=5.51±0.51,M组=4.63±0.38,H组=3.55+0.27。三组比较均有显著性差异(P0.01),提示各组的破骨活动均趋于平稳。术后8w的RANKL mRNA表达分别为,L组=5.48±0.30,M组=4.73±0.50,H组=4.84±0.42;三组比较差别有统计学意义(P0.05)。两两比较,M组L有显著差异(P0.05)；H组与L组也具有显著性差异(P0.05)；H组与M组无显著性差异(P0.05)。不同扭矩植入的种植体周围骨组织的破骨活动与术后4周相似。术后1w的OPG/RANKL mRNA表达比值分别为：L组=0.79±0.03, M组=0.70±0.05, H组=1.07±0.07；三组比较有显著性差异(P0.01)；H组的骨改建较其它两组更为活跃。术后4wOPG/RANKL mRNA表达比值分别为：L组=1.32±0.18,M组=0.60±0.08,H组,H组=1.46±0.11,三组相比较有统计学差异(P0.001)。两两比较,M组与L组和H组分别相比,均有显著性差异(P0.05),L组与H组无显著性差异(P0.05)。H组和L组的骨改建活跃,而M组的骨改建活动趋于平稳。术后8w后OPG/RANKL mRNA表达比分别为：L组=0.53±0.03, M组=0.38±0.04,H组0.46±0.07。三组相比较有统计学差异(P0.001)。两两比较,L组与H组相比无显著性差异(P0.05),M组与其它两组相比,均有显著性差异(P0.05)。由于每一组的OPG/RANKL mRNA表达比率均较低,表明不同植入扭矩的种植体周围骨改建活动均趋于平稳。结论不同植入扭矩的种植体在术后1周OPG和RANKL表达均处于高位,表明术后1周时种植体周围骨改建活跃,至术后8周骨改建趋于平稳。H组和L组OPG/RANKL比值术后4w时到达峰值,这可能与低扭矩和高扭矩植入组均需要更多的新骨形成有关。M组的骨改建活动在术后4w趋于平稳,提示种植体植入扭矩控制在30-50Ncm,种植体周围的骨改建活动会更顺利的完成。对于高扭矩植入种植体在骨改建早期阶段(术后7d内)的OPG/RANKL/RANK系统的信号表达还应作进一步的研究。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R783.6

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