摘要：目的：对新型表面陶瓷化纯钛种植体（Bio-Ti implant）的骨愈合情况及机理进行研究和分析。方法：设计制作相应的纯钛种植体，采用特殊电化学方法对纯钛种植体表面进行陶瓷化处理，表面未经处理种植体作为对照，分别植入犬上段股骨，于3w,6w,12w处死动物，对种植体周围骨组织进行组织学观察及评价，并分析其微观机理。结果：所有种植体周围没有发现明显炎症组织或形成纤维层，Bio-Ti种植体组新生类骨组织生长较快，并于6w时已形成含有骨小梁及哈弗氏小管结构的较成熟骨组织，对照组12w时新生骨组织基本成熟。结论：Bio-Ti纯钛种植体具有很好的骨组织相容性，并促可早期促进种植体周围新生骨组织的形成，缩短骨结合时间。
　　关键词：钛，牙种植体，陶瓷，骨组织相容性
　　1. 引言
　　经过一系列前期的相关材料学及体外生物学研究表明，本课题研发的表面陶瓷化处理（Bio-Ti技术）后的钛金属具有良好的生物学性质[1,2,3]，特殊的表面形貌和诱导磷酸钙盐沉积的能力[4,5]，因此很有希望用于临床钛金属植入体的表面处理。本研究针对纯钛牙种植体的特点，采用经过改良的电化学表面处理技术，进行牙种植体的动物骨内种植实验，评估Bio-Ti种植体植入骨组织后的骨愈合情况和组织相容性。
　　2. 材料与方法
　　2.1 纯钛种植体的设计及表面处理
　　参照我院MDIC种植体体系，针对动物实验，设计螺纹型纯钛种植体[5]，主要设计参数如下：
　　长10 mm，直径3.5 mm，螺距1.0 mm，螺峰0.4 mm
　　2.2 表面处理
　　A组：工艺参数改良的Bio-Ti技术[4]
　　B组：纯钛对照
　　2.3 动物分组、种植体植入及取材方法
　　2.3.1 实验动物
　　成年杂种犬12只，雌雄不限，体重15-25 Kg，随机平均分为2组。
　　2.3.2 种植体植入方法
　　以30 g·L-1戊巴比妥钠按照30 mg·Kg-1对实验用犬进行肌肉麻醉，按照无菌手术及种植体植入手术常规操作规范，于后肢骨股上段外侧每间隔1 cm植入Bio-Ti、未处理纯钛种植体各2枚。严密缝合伤口，术后肌注青霉素80万u，每日2次，连续3d，实验动物半流饮食，10d后拆线。
　　2.3.3 取材方法
　　实验动物分别于3、6、12 wk取材。动物以致死剂量麻醉后，解剖出股骨，将带有种植体的骨块置于40 mL·L-1多聚甲醛中保存。
　　2.4 组织学观察
　　标本脱钙（盐酸+甲酸）后，以锋利刀片沿种植体的长轴剖开标本，取出种植钉，常规中和酸，脱水，石蜡包埋，HE染色，观察种植体-骨组织界面处组织学变化情况。
　　3. 结果
　　3.1 动物术后一般情况
　　所有犬均存活至取材，伤口愈合良好，无明显感染迹象，种植体无排出脱落现象。
　　3.2 标本大体观察
　　种植体完全包埋于骨组织内部，无松动，无明显骨吸收现象。3 w时可见Bio-Ti组及对照组种植体周围骨质颜色较浅，剥离种植体时Bio-Ti组有片状沉积物粘结于种植体表面，对照组种植体周围有少量软组织，易于剥离；12 w时Bio-Ti组种植体与骨组织结合紧密，难以剥离，表面有大量致密的骨组织沉积，对照组种植体周围骨组织也较为致密，可以剥离。
　　3.3 组织学观察
　　3 w时，Bio-Ti组种植体表面开始沉积颗粒状类骨质，软组织已少见，可以看到大量成骨细胞；对照组种植体界面处主要为软组织，可以见到方形的成骨细胞，数量较少。6 w时，Bio-Ti组种植体与周围骨组织已经初步形成良好的结合，并开始形成哈佛氏小管；对照组种植体周围新生骨小粱形成，同时有大量新生血管和成纤维细胞。12 w时，Bio-Ti组种植体周围骨组织成熟，种植体与骨组织结合紧密，先前在种植体表面形成的类骨质已被骨组织代替；对照组种植体周围骨组织也出现哈弗氏小管（Haversian Canal），但骨密度较低，种植体-骨组织界面处仍有少量的软组织存在。
　　4. 讨论
　　骨内种植实验对于衡量一种种植体材料的性能有着重要的意义，种植体植入颌骨后与骨组织结合的情况直接影响种植体的近期和远期效果[6]。本实验以未经处理的纯钛表面种植体作为对照，将Bio-Ti表面处理的纯钛种植体植入犬股骨内，在不同时间点从组织学的角度观察了Bio-Ti种植体植入动物体内后骨组织反应和愈合情况。
　　那么，为什么表面陶瓷化的种植体可以获得早期的骨结合呢？从组织学的愈合机理上来讲，牙种植体植入到颌骨内初期，其周围骨组织的骨反应、骨愈合机制与骨创伤愈合基本相同。表面陶瓷化的纯钛种植体与未经处理的纯钛种植体的基本过程是类似的，但是微观反应可能有一定差别，造成了骨结合时间的差别。本文拟就表面陶瓷化种植体植入动物骨组织内微观反应进行推测如下：种植术后，种植体－骨界面产生创伤，血块内含有的纤维蛋自网眼内中充满血细胞，主要发生血浆蛋白、血小板和其它血液因子介导的一系列复杂的免疫和炎症反应过程。此期内，Bio-Ti种植体表面具有含有钙磷陶瓷的多孔状结构，可能促进周围体液中的各种有机（氨基酸和小分子蛋白质）和无机离子（钙磷离子）的吸附以及生物粘附因子（纤维粘附蛋白）的附着[2]，并可以早期促进成骨细胞的附着、增殖和成骨活性[3]。进而，Bio-Ti种植体表面的磷酸钙盐部分开始溶解并出现再次沉积和改建，24小时后，部分受损伤的骨组织在破骨细胞及成骨细胞的参与下，也开始发生改建。此时，有机相与无机相的磷酸钙盐的溶解再沉积都发生于种植体周围区域，两个过程互相参与和影响。术后两周以内新骨开始生成，新骨形成的时间和质量与成骨细胞附着的时间和数量、活性等直接相关，Bio-Ti种植体的多孔陶瓷表面对成骨细胞的吸附以及对其成骨活性的促进，将可以早期在种植体－骨界面处形成大量的胶原纤维和钙化泡，随后新生的骨小梁组织部分进入机化的血块中并与种植体表面接触，随着钙化过程的逐渐进行，种植体表面的化学钙化层与周围骨组织的生物钙化层（新生骨组织）通过磷酸钙盐的沉积结晶合为一体，最终形成紧密的骨结合。
　　在本研究中，不同时期种植体周围骨组织的HE染色结果也支持以上推测，从组织学角度来看，Bio-Ti种植体与纯钛种植体相比，具有比较明显的加快骨组织愈合的作用，可以在早期（3w内）诱导类骨组织的沉积和矿化，在6w内即可形成相对正常的骨组织，获得良好的骨结合，并且在12w内不断增强新生骨质的密度。
　　5. 结论
　　Bio-Ti纯钛种植体具有很好的骨组织相容性，并促可早期促进种植体周围新生骨组织的形成，缩短骨结合时间。对于纯钛种植体体系而言，Bio-Ti技术很好解决了涂层活性和强度之间的矛盾，在临床实践应用中有助于即刻种植技术的开展和推广。
　　参考文献
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　　[2] 马威，刘宝林，王新木，董文波，魏建华. 微弧氧化处理后纯钛材料不同形貌特点对细胞在其表面附着和增殖的影响. 中国临床康复，2004-05,8(14):2618-2619
　　[3] 马威，时惠英，刘宝林，魏建华，封兴华. 成骨细胞在微弧氧化处理后纯钛表面的附着、增殖及ALP活性. 实用口腔医学杂志，2005-01,21(1):106-110
　　[4] 马威，刘宝林，魏建华，王新木. 微弧氧化处理后纯钛植入体的皮下埋置实验及表面元素成分研究. 口腔医学研究，2004-08,20(4):376-378
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　　[6] Albrektsson T. Bone-mental interface in osseointegration. J Prosthet Dent,1987,57(5):597-607