摘要：锆（Zr）有良好的弹性，已被发现同钛具有可比性。此外，Zr植入物Zr离子的释放应该进一步增加骨植入反应。因此，本研究的目的是比较兔股骨小梁骨Zr和Ti植入物的骨接触反应。此外，植入物含有羟基磷灰石（HA）涂层，该涂层被证明能提高二次植入物的稳定性。在16只兔股骨髁上共植入32个植入物，其中16个锆（8 HA涂层）和16个钛（8 HA涂层）。8周后愈合的股骨髁检查包括植入物的检查和组织学研究。对种植体的骨接触的百分比（BIC）进行评估和统计分析。无涂层的锆和钛植入物的BIC值表现类似（45.1±14.8 vs 45.5±13.1）。HA涂层锆和钛种植体BIC值略高于（分别60.3±17.1、59.8±16.4）未涂层。可以得出结论，在目前使用的兔模型植入骨植入物接触后8周Zr和Ti植入物显示可比性。HA涂层的Zr和Ti植入物的沉积并没有进一步改善其骨整合。

 

 

简介：初级和随后的二次稳定性是口腔种植体临床成功的主要参数，这取决于所用植入材料的生物学性能和机械性能。植入材料必须具有耐腐蚀性，其特征是有一层薄薄的钝化氧化物层，如果损坏，它会迅速修复自身。考虑到所需的生物力学特性，种植体材料的弹性模量必须与骨的弹性模量相匹配，这将使种植体骨界面的应力分布均匀，并适当地减小应力。纯钛（Ti）由于其优良的机械强度，耐腐蚀性，和良好的生物相容性在口腔种植领域广泛使用。这些特性主要归因于表面形成稳定的氧化钛层。钛的弹性模量为116 GPa，有利于与其他材料用于制造植入物的弹性模量。然而，钛的弹性模量仍明显高于骨的弹性模量。锆（Zr）是一种金属，它并没有被广泛用作植入材料，但具有类似于没有局部或全身毒性作用的Ti的化学性质。虽然，Zr也覆盖了一个非常稳定和生物惰性氧化物层，物理和化学性质，如氧化速率，晶体结构，输运性质，水的相互作用，但两种金属钛和Zr及其氧化物的定量不同。骨由有机基质（主要是胶原）和无机成分组成。不同的配置钙和磷酸盐化合物弥补了大部分的羟基磷灰石。然而，骨组织的无机成分也含有其他无机复合物，如锌、锶、铜、镁和氟化物。这些无机微量元素确实具有成骨特性，可以替代生物生长因子来影响骨的发育。细胞培养研究表明，微量元素对成骨细胞和破骨细胞有骨吸收活性和增殖的影响。提示无机添加剂可改善骨生物性能。最近报道了氧化锆和锆离子能够促进体外培养的人成骨细胞的增殖和分化。这种效应是通过上调BMP-2的表达和增加信号来实现的。我们假设，牙科植入物，锆的制造，不仅提供生物力学优势，但也可以通过释放锆，锆离子进一步增加骨植入反应。因此，可以假设，锆作为植入材料，将有利于种植体骨反应。先前的研究已经表明，在钛表面沉积合成HA涂层可以改善种植体的骨反应。本研究的目的是分析和比较Ti和锆种植体在有无HA涂层下的种植体骨反应。因此，在兔股骨髁骨小梁中植入无HA涂层的Ti和锆，并放置8周。随后，用光学显微镜评估骨植入物的接触情况。

 

材料和方法：实验选用健康新西兰白兔16只，年龄6～9个月，体重3.5～5公斤。所有家兔在实验室条件下分别置于标准笼内。

 

植入：32个定制植入物被用于这项研究。第一组16个是纯钛。第二组16种植体由医用级锆制成。两组种植体中各一半的植入物用羟基磷灰石涂层。研究组有四种不同的类型（每组8个植入物）组成，即：钛，HA涂层钛，锆和HA涂层锆。CpTI和Zr的圆柱形种植体植入物的尺寸如下：种植体长度8毫米，顶部长度1.5毫米，在脊端直径3.5毫米，顶端直径2.6毫米，螺纹深度0.5毫米，螺纹之间的距离0.5毫米。所有植入物均采用喷砂和酸蚀处理，表面粗糙。用市售射频溅射沉积系统在植入物上沉积HA涂层。目标材料是由羟基磷灰石颗粒。在外科手术之前，所有植入物（有、无涂层）都要经过蒸汽消毒。

 

手术：手术采用无菌程序执行，通过肌肉注射35 mg/kg氯胺酮和5 mg/kg甲苯噻嗪进行全身麻醉。麻醉后，将后肢剃光，消毒并用洞巾隔离。在实验部位进行浸润麻醉。通过内侧髌旁纵切口暴露左、右侧膝关节。髌骨外侧脱位后切开包膜，显露股骨内侧髁。在膝关节最大限度弯曲的情况下，用牙钻在股骨髁负重面软骨下骨凿出一个洞。使用无菌盐水溶液进行广泛的外部冷却，以低转速（600 - 800 rpm）进行钻孔。种植床梯度扩大，最后钻直径为5毫米的螺旋钻。安装植入物。最后，使用可吸收缝合线逐层封闭手术部位，动物都移回到自己的笼子里。术后肌肉注射芬太尼给动物镇痛。为了减少术后感染的风险使用5-10毫克/公斤恩氟沙星。植入8周后，处死动物，取股骨髁组织制备。

 

组织学：获取所有标本，清洗附着软组织。股骨髁包括植入物固定在10%的甲醛中。固定后，样品体积减小，然后在乙醇浓度增加的情况下脱水（70 - 100%）。最后，他们被包埋在（非脱钙）改性的甲基丙烯酸甲酯（MMA）中5天。使用内圆锯切片机沿植入物的纵向轴线切割，薄片厚度10微米。对切片进行碱性品红和亚甲基蓝染色，进行光镜和组织形态学分析评价。

 

骨组织形态计量学：组织学评价是使用自动蔡司Z1轴成像显微镜进行。利用数字图像分析软件进行骨组织形态计量分析。定量参数是种植体的骨接触率（BIC %）。对骨接触沿种植体的总长度进行分析，从第一个冠状微螺纹开始直到种植体的顶点。BIC %被定义为种植体与骨直接接触表面不干预纤维组织层的百分比。独立的高分辨率RGB（红，绿，蓝）的染色切片显微图像（10×目的）包含完整的植入物被获得和缝合。植入后图像二值化和阈值化，测定螺纹种植体表面的长度（植入物的表面轮廓）和定义为最大可能的骨植入物接触（BIC）。 衡量BIC零件的表面轮廓和骨一致性地区，定义了BIC百分比。所有测量均在种植体的两侧进行。每种植体随机选择三张织切片。

 

结果：所有动物在实验期间存活，保持健康，没有感染或不适的迹象。所有植入部位愈合良好，无肿胀或发红现象。对取出标本的大体检查显示所有植入物都到位，没有任何炎症反应的迹象。膝关节关节面光滑，但没有完全覆盖软骨。植入物很容易被识别。

 

组织学分析：不同类型种植体在光镜下的骨反应无显著差异。种植体周围的骨小梁。其特征在于由穿插地区骨髓骨小梁发生。骨小梁显示种植体表面直接接触。通常，这种接触发生在植入物螺纹的顶端。观察到骨被引导到植入物螺纹内并覆盖作为种植体表面薄层。骨界面未见炎性细胞浸润。植入床完全重建，最初的钻孔或松动的骨碎片偶尔只能在皮质侧被识别。在植入物的顶端，发生新骨形成，当种植床长度过大时，所创造的空间充满骨组织。在皮质侧，没有或有限的边缘骨吸收，没有发生软骨过度生长。

 

骨组织形态计量学：所有四种类型的植入物BIC比例的描述见图。锆和钛种植体具有价值的BIC百分比（分别为45.1±14.8和45.5±13.1）。HA涂层锆种植体BIC比例60.3±17.1，HA涂层钛平均BIC百分比59.8±16.4。虽然， HA涂层锆和钛种植体BIC值更高，观察到的差异无统计学意义。

 

结论：根据现有的数据，我们得出结论：在目前使用的兔模型中，Zr和TI在植入8周后表现出相似的骨愈合反应。此外，溅射HA涂层的Zr和Ti植入物并没有进一步改善其骨整合。