种植体颈部设计的研究进展及临床意义

    牙种植治疗已经成为牙列缺损和牙列缺失的一种可靠治疗手段，然而由于缺乏天然牙周组织的存在，种植体在行使咀嚼功能时缺乏生理性微动和位移，导致周围牙槽骨中应力分散不佳。大量的研究显示，种植体周围牙槽骨最高的骨应力主要集中在种植体颈部的骨皮质上。因此种植体颈部长期受力易引起边缘骨流失，进而导致螺纹暴露和菌斑堆积发生。
    种植体周围组织持续的损伤还可能造成种植体周围黏膜炎或种植体周围炎，直接影响种植体的存活。因此保护种植体周围软组织健康及抑制边缘骨流失成为保证种植体植入存活率的重要方式。目前许多学者希望通过改变种植体颈部设计，减轻种植体周围骨组织所承受的应力，减少边缘骨丢失，以达到长期美学需求。
    种植体颈部为种植体的冠方部分，其设计方式包括宏观设计（如直径、形状、螺纹等）以及微观设计（包括表面涂层、表面形貌等）。然而目前临床上应用的种植系统繁多，不同的颈部设计所对应的最佳治疗方案常常不易掌握。本文对种植体颈部设计进行分类并对适用条件进行归纳，从而为临床医师的应用决策提供参考。
    在种植牙几十年的发展历史中，种植体植入方式和设计类型种类繁多，种植体颈部的穿黏膜设计同时决定了植入的方案。1969年，Branemark教授等首次描述了潜入式种植体的植入方案，即以种植体顶部与牙槽嵴顶部对齐的方式植入种植体。随后，Schroeder教授等提出了一种将种植体颈部置于黏膜内的非潜入式植入的方法。
    21世纪初，ITI种植系统提出以非潜入式愈合为种植首选方案，而在美学区优先选择潜入式愈合的植入方式。随后，根据种植体平台与牙槽嵴顶的冠根向位置关系将软组织水平（tissue level，TL）及骨水平（bone level，BL）种植体进行了统一的分类。
    TL种植体具有特征性的光滑颈部结构，植入后颈部位于软组织内形成软组织封闭，种植体剩余的粗糙部分位于牙槽骨内形成骨结合。非潜入式种植使种植体与基台连接处微间隙向冠方移位，避免连接处微动和微间隙处的微生物对骨组织刺激。颈部平台的直径大于体部直径可以提升种植体轴向负荷能力，维持种植体周围较好的生物学宽度，利于种植体周围软硬组织长期稳定。
    当光滑颈圈与种植体粗糙表面的交界处植入骨面下时，会造成更多的边缘骨吸收，因此植入种植体时应将该交接面与牙槽嵴顶平齐。然而，TL种植体的金属颈部结构可能会穿透软组织，造成灰色的金属阴影，所以将种植体颈部与牙槽骨顶端水平放置的BL种植体成为美学区域的首选。
    尽管如此，BL种植体拉近了颈部结构与牙槽骨边缘距离的同时，增大了种植体周围边缘骨吸收的概率。为了改善BL种植体上部结构与种植体颈部之间的微间隙对牙槽骨造成的负面影响，对于种植体颈部的设计值得深入地研究与讨论。
    1.颈部平台转换（platform switching，PS）设计
    早期的BL种植体所使用的基台直径与种植体颈部直径相同，并且平台植入的垂直向位置同样向冠方转移。在上世纪80~90年代，设计出了直径为5~6mm 的短种植体以应对后牙区骨高度不足的情况，同时可以增加种植体与骨组织的接触面积。但是由于没有尺寸匹配的基台，使用了较小直径的基台进行修复。这种治疗方式被证实有利于抑制种植体周围边缘骨流失，以此提出了平台转换的概念。
    平台转换设计的种植体使得软组织炎症浸润带远离骨面，减小界面微间隙处的微动及细菌定植对骨组织的影响。与TL种植体或具有相同直径基台的BL种植体相比，带有平台转换基台的BL种植体显示出更好的骨稳定性，在预防边缘骨流失方面更具优势。
    PS种植体的颈部特殊结构影响软硬组织的生长，对于种植治疗提供了新的研究思路。大量的研究表明PS种植体更好地维持了软组织稳定性，获得更好的美学效果。由于颈部的凹陷结构为软组织附着提供了更大的空间，使软组织在水平方向上加大生物学宽度，进一步建立稳定的软组织结构。
    研究发现在平台转换的种植体颈部周围可以观察到一种特殊存在的圆形胶原纤维，是维持软组织稳定、保护骨组织的关键因素。当种植体放置在牙槽嵴下位置时，有利于骨与种植体颈部的接触，并且在种植体肩部上方可以形成新生骨，可能是由于平台转换种植体周围形成的圆形胶原纤维有助于稳定软组织和防止骨吸收。
    其次，由于PS种植体在Ⅱ类和Ⅲ类骨质中应力主要集中于与颈部平台接触区的皮质骨处，种植体平台植入牙槽嵴水平下时可以改变应力集中位置，减少皮质骨处应力。同时有假说认为边缘骨流失与种植体-基台连接界面细菌的存在有关，因此当种植体界面置于骨内，相比于暴露在外界环境中，可以有效阻止细菌侵入从而避免炎症发生。即便受到创伤后发生骨内吸收，也可以防止软组织进一步向根端迁移和炎症发展。
    考虑到PS对于软、硬组织各自的影响，可以结合患者的具体情况对于种植体植入的三维位置进行考量。平台处具有机械加工颈圈的BL种植体进一步促进软组织附着，形成紧密的保护层。然而，此类种植体的颈部处理在牙槽骨内易造成颈部边缘骨吸收，因此种植时建议将颈圈处放置于牙槽嵴顶上方，维持软组织稳定的同时防止骨吸收后进一步促进软组织在骨结合处向根尖方延伸，最终导致种植失败。患者硬组织量不足时可使用具有传统粗糙颈圈的BL种植体，将颈圈置于骨下有助于维持边缘骨组织稳定，并提高种植体长期存留率。深入了解PS种植体的结构和作用，对临床医生制定种植方案具有一定指导意义。
    2.颈部直径设计
    种植体颈部直径设计主要指颈部宏观形状，可分为直颈、窄颈（内收型）或宽颈（外展型）三类，分别指种植体平台的直径等于、小于或大于种植体体部。窄颈的种植体（如Bicon、Noble Active种植系统）将种植体颈部设计成一个顶端内收的圆台状，连接修复基台后与种植体平台外径形成平台转换的效果，增加种植体平台周围骨量附着的面积，同时改善了软组织附着的质量，在临床应用上取得了较好的治疗效果。
    种植体正确的三维空间位置是获得良好美学效果的关键，为保证种植修复后龈乳头和唇颊侧软组织形态的美学效果，目前国内外学者普遍认为，种植体植入位置唇颊侧骨板厚度至少应大于1mm。由于美学区种植解剖条件的限制以及生理性骨吸收的影响，大部分患者就诊时已经伴有缺牙部位骨量不足的情况。因此，内收型窄颈种植体在美学区及骨板吸收区域有更好的治疗效果。
    种植体周围边缘骨吸收常被认为与功能性和非功能性负荷时的应力分布有关，而最大的负载应力分布于种植体颈部，因此探究更适合骨结合的种植体颈部设计至关重要。宽颈种植体在磨牙区更好地分散咬合力，与窄颈种植体相比边缘骨吸收更少。然而在种植位点骨质较薄或位于美学区范围内时，对于颈部外展的宽颈种植体难以保证颈部周围可用骨厚度，加之颈部周围的骨皮质受到了最大的应力，很容易导致该处骨组织水平向吸收。边缘骨吸收将会增加细菌感染的风险，影响种植体周围的黏膜附着水平，若在前牙美学区会造成种植体颈部暴露，进而导致不理想的修复效果。
    正确地掌握颈部直径对于骨组织的影响，有助于临床医师对不同形状的种植体进行合理应用。颈部外展型的宽颈种植体较好地分散应力，有助于承受咬合力。但因其结构导致颈部周围边缘骨呈刃状，增加了牙槽骨吸收的可能性。因此，宽颈种植体更适用于骨宽度充足且需要承受更大应力的后牙区，骨壁薄弱的前牙美学区需谨慎使用。颈部内收的窄颈种植体更适合骨壁薄弱的前牙区，同时边缘处牙槽嵴骨壁血运良好，有助于引导骨组织再生。
    3.颈部微螺纹设计
    早在1977年，随着Branemark教授创造了首个软组织水平种植体系统，光滑颈圈进入到人们的视野。光滑的颈部一方面有助于上皮细胞粘附和增殖，从而形成良好的软组织封闭，另一方面可以减少菌斑的堆积，减少种植体周围炎的发生。然而，有学者发现带有长而光滑颈部的种植体周围有明显的边缘骨吸收且大多进展至第一螺纹，Hansson认为这一现象可以通过Wolff定律解释，即由于光滑颈部的边缘骨几乎不参与种植体所受的轴向力的支撑，压缩应力形式的刺激小，导致边缘骨废用性萎缩。
    于是提出通过种植体颈部的特殊处理如表面粗糙化处理的凹坑或螺纹，将轴向力分散到边缘骨，从而产生机械刺激减少边缘骨吸收。Patil等对150例患者后牙区的光滑颈种植体和具有微螺纹颈种植体进行比较，证明微螺纹颈部明显具有降低骨丢失的作用。另外，由于螺距和螺纹深度对种植体表面积的影响，种植体-骨界面应力也会随之改变。因此，在种植体颈部的微螺纹设计在生物力学上存在优势，可以将有害的剪切力转化为压应力。
    有研究通过三维有限元分析证实，种植体颈部微螺纹通过降低种植体周围骨的剪切力来减少边缘骨丢失，但是其减少骨吸收的能力随着骨高度的下降而逐渐减弱。Guarnieri等也在一项5年的回顾性研究中发现颈部有激光微螺纹的种植体周围黏膜炎和种植体周围炎的发生率均低于颈部无激光微螺纹的种植体，差异具有统计学意义。由于许多研究存在未能控制混杂因素、样本量小、随访时间短等问题，因此种植体颈部微螺纹的临床治疗效果仍需进一步深入研究。
    4.颈部粗糙度设计
    种植体表面形态除了宏观的螺纹形态还包括微观的粗糙表面。种植体颈部的表面粗糙度处理可影响菌斑堆积及细胞粘附进而改变种植体周围微环境，最终影响种植体的成功率。另外，表面粗糙度可以通过提高成骨作用以及影响免疫细胞产生愈合微环境来促进伤口愈合。因此，选择恰当的表面粗糙度是种植体颈部设计的重要步骤。
    不同种植体表面改性方法可以形成不同的表面粗糙度，根据轮廓算术平均偏差（Ra）可将粗糙度分为4个等级：粗糙（>2.0μm）；中度粗糙（1.0~2.0μm）；微粗糙（0.5~1.0μm）；光滑（<0.5μm）。最初的种植体表面处理有两种主流方案，即机械加工的光滑表面和钛等离子喷涂的粗糙表面。
    紧接着对各种不同表面处理后的种植体进行研究，证明增加表面粗糙度后使种植体具有较好的骨结合能力，有助于提高其临床疗效。与光滑或粗糙的种植体相比，中等粗糙或微粗糙的喷砂和酸蚀（sandblasted and acid-etched，SLA）表面处理的种植体移除扭矩值显著增加，提示拥有更好的骨结合效果。
    Hermann等比较了机械加工和SLA两种颈部处理方式的软组织水平种植体，植入6个月后的骨吸收情况。发现SLA 颈部表面有利于减少骨吸收，并且当基台-种植体界面处高于牙槽嵴顶2mm，可以有效防止骨吸收。因此，对种植体颈部表面进行微粗糙处理逐渐成为临床中的首选方案，当选择颈部光滑的种植体时，需将其置于骨嵴之上。
    5.小结
    综上所述，种植体颈部设计在种植治疗中起着至关重要的作用。骨水平种植体的平台转换设计可以有效抑制种植体周围边缘骨吸收，提高软组织稳定性。掌握颈部设计的优势和作用，找到种植体合适的三维植入位置，为患者制定个性化的治疗方案，可以最大程度发挥平台转换的作用以得到最佳的治疗效果。种植体颈部不同的直径也决定了其内收和外展的形状，进一步影响着口内生物学行为。
    内收型窄颈种植体适合应用于美学区及骨板吸收区，外展型宽颈种植体在需要分散咬合应力的后牙区有更好的治疗效果。颈部的表面形态如微螺纹结构及微粗糙度处理逐渐成为临床应用中的首选方案，然而其表面处理方法的优化及临床效果仍需深入探究。准确掌握各种设计的优势和适用的情况，有助于在临床工作中制定个性化的治疗计划。