作者：唐华菁，崔星宇，
良好的支抗设计和控制对于正畸治疗的成功至关重要。微种植钉支抗因具有成本低、体积小、植入位置灵活、操作便利等优点，已被广泛应用于各类错牙合畸形的矫治。在正畸临床应用中，微种植钉保持稳定是有效控制支抗的前提，尤其是对于需磨牙远移、直立、压低等支抗要求高的正畸病例。
不同于牙种植体植入后与周围骨组织形成骨结合以获得长期稳定性，由于正畸微种植钉在口内留存时间相对短暂，且在临床上可支持即刻或早期负载，其稳定性主要来源于微种植钉与周围皮质骨之间的机械嵌合；同时，由于微种植钉植入时产生压应力，其周围皮质骨会发生形态和微结构改变。本文就微种植钉植入过程中其周围皮质骨形态结构的变化特征及影响因素做一综述，并论述这些变化对微种植钉稳定性的影响，为微种植钉的临床应用提供指导。
1. 皮质骨微损伤
微种植钉植入初始阶段的稳定性称为初期稳定性，而皮质骨是微种植钉获得初期稳定性的关键。有研究认为，微种植钉植入过程中对骨组织产生的应力是影响初期稳定性的重要因素，而绝大多数应力由密度较高的皮质骨耐受。Yu等通过测量最大植入扭矩对微种植钉的初期稳定性进行评估，结果表明相比于松质骨，皮质骨与最大植入扭矩有更强的相关性，皮质骨对微种植钉初期稳定性具有重要意义。
微种植钉与皮质骨的机械嵌合保证了微种植钉的固位和稳定，同时在微种植钉植入形成嵌合固位的过程中，对皮质骨产生的压应力会导致皮质骨产生广泛的机械变形，即微损伤。这种皮质骨微损伤的二维图像可通过荧光显微镜、共聚焦激光显微镜等设备观察到。随着三维成像技术的发展，Micro-CT和光学相干断层扫描技术（optical coherence tomography，OCT）已可实现对皮质骨微损伤分布特征及严重程度的细节观察与测量分析。
目前研究表明，这种由压应力引起的皮质骨微结构的永久性改变贯穿皮质骨全厚度，其累及范围可扩展至微种植钉周围1 mm的区域。在组织学上，皮质骨微损伤可表现为弥漫性损伤和线状微裂纹。弥漫性损伤为局部骨剧烈变形和许多微小裂纹的聚集，主要集中在骨-微种植钉界面附近区域；较大的线状微裂纹，通常长度超过10 μm，自骨-微种植钉界面向外延伸，其可独立存在或在微种植钉周围区域与弥漫性损伤混合形成复杂性损伤。
不同类型微损伤的形成机制可能是：在微种植钉植入过程中，植入扭矩产生的高能量被释放而快速形成了较大的线状裂纹，而后微种植钉附近的剩余能量产生微小裂纹聚集，形成了弥漫性损伤。由于植入扭矩产生的能量随着距骨-微种植钉界面距离的增加而减小，因此弥漫性损伤区域的线状微裂纹密度可能显著高于无弥漫性损伤区域。有研究表明，线状微裂纹和弥漫性损伤具有不同的生物力学特性，与线状微裂纹相比，微小的弥漫性损伤可通过耗散能量延缓
2. 皮质骨微损伤的影响因素
微种植钉周围皮质骨微损伤不仅造成骨组织形态和结构的改变，而且会进一步影响骨组织的力学特性及后期的修复过程，最终可能影响微种植钉的稳定性。因此，探究影响微种植钉植入时皮质骨微损伤形成及损伤程度的相关因素具有重要意义。据不同研究结果显示，宿主因素如患者年龄、皮质骨厚度，客观因素如微种植钉设计、植入方式、植入角度、医生临床操作等均有可能影响皮质骨微损伤的形成。
2. 1 年龄
皮质骨虽然相对松质骨较致密，能为微种植钉提供良好固位；但有研究表明，不同年龄患者的皮质骨微观结构组成存在一定差异，而这种差异会直接影响皮质骨的力学特性。因此，年龄可能是影响微种植钉植入时皮质骨微损伤产生的重要因素。骨是由矿物质、有机物和水组成的三相复合物，其各组分的不同物理和化学性质可维持骨组织刚度、强度和韧性之间的平衡，从而有利于抵抗骨折损伤。
皮质骨的刚度和强度主要与矿物质含量有关，而韧性主要与有机物基质有关。另有研究认为，与矿物质和胶原蛋白结合的水分子含量也有利于增加皮质骨韧性。研究表明，皮质骨矿化程度随着生长发育逐渐增加，直至骨成熟，这可能提示了青少年患者未成熟皮质骨抵抗变形与破坏的能力相对较差。而在成年患者中，随着年龄的增长，其皮质骨韧性逐渐降低，骨折脆性逐渐增加，这可能是因为皮质骨质量随年龄增长逐渐下降，包括皮质骨中的孔隙度增加、有机物基质退化、结合水含量减少等骨组织成分和特性的变化，最终导致皮质骨的抗骨折能力下降。而Koester 等和Katsamenis等研究发现，皮质骨骨折脆性的增加会使其受破坏力时产生的裂纹路径更直。
总之，皮质骨的微观结构组成与力学特性在生长过程中是随年龄发生变化的，而皮质骨力学特性的差异必然会导致微种植钉植入时皮质骨的应变差异。因此，虽然目前暂缺少不同年龄患者对微种植钉植入时产生微损伤影响的相关研究，但在临床应用微种植钉时，正畸医生应将患者的年龄因素纳入植入方案设计的考虑中。
2. 2 皮质骨厚度
皮质骨作为微种植钉固位和稳定的关键，其厚度的差异可能会影响与微种植钉的嵌合接触面积，从而影响皮质骨微损伤的产生。有研究发现皮质骨厚度与微种植钉植入扭矩呈正比，而Hung等通过有限元模型分析发现微种植钉植入扭矩与植入时周围骨组织产生的应变和损伤大小呈正相关，这提示了较厚的皮质骨可能会导致更大的皮质骨微损伤。这符合先前的一项研究观点，该研究发现，在微种植钉植入过程中，随着微种植钉植入皮质骨的深度增加，所需的植入扭矩和产生的皮质骨微损伤均随之增大。
Nguyen等和Jensen等将微种植钉植入不同厚度的猪骨样本，并通过激光共聚焦显微镜测量分析皮质骨微损伤，均观察到皮质骨微损伤程度随着皮质骨厚度的增加而增大，其原因可能与较厚的皮质骨中嵌入的螺纹数量较多及微种植钉与骨组织界面应力增大有关。虽然也有学者认为皮质骨厚度与皮质骨微损伤程度无明显相关性，但其在研究中应用了助攻技术植入微种植钉，预钻孔大大减小了微种植钉植入过程中对骨组织的应力，从而可能弱化了不同皮质骨厚度对微损伤程度的影响。
2. 3 植入方式
正畸微种植钉可通过自攻或助攻技术植入。自攻技术操作简单便捷，在临床上已得到广泛应用；助攻技术需先在植入区域预钻一导孔，临床操作更为复杂，但可有效减少微种植钉植入造成的皮质骨微损伤。Yadav等通过对犬骨标本进行组织形态学分析，发现自攻植入后微种植钉周围皮质骨产生的微裂纹长度、数量和密度均显著大于预钻孔植入。
Lakshmikantha等通过OCT评估观察微种植钉植入后产生的皮质骨微裂纹、骨微隆起和骨碎片，也发现自攻植入产生的皮质骨微损伤程度明显大于预钻孔植入。预钻孔可通过减小微种植钉植入时对皮质骨产生的压应力，从而减少皮质骨微损伤。Taing-Watson等将微种植钉预钻孔植入皮质骨较厚及矿化程度较大的下颌骨，与植入上颌骨相比虽产生了更多的皮质骨微裂纹，但并未导致更大的微裂纹长度、密度和每单位面积总微损伤，这表明预钻孔可有效减小微种植钉植入时对周围骨组织产生的压应力；尤其对于锥形微种植钉来说，圆柱形预钻孔与锥形微种植钉之间的形状差异使得微种植钉植入时与骨组织的接触面积和压应力更小。
还有学者认为不同植入方式造成的皮质骨微损伤与皮质骨厚度也有相关性，Shank等在对不同植入方式产生的皮质骨微损伤进行组织形态学评估的同时，分析了皮质骨微损伤与皮质骨厚度的相关性，结果表明当皮质骨厚度在1 mm左右时，自攻或助攻植入产生的骨微损伤无明显差异；而当皮质骨厚度达到2 mm及以上时，自攻植入将产生更大的骨微损伤。
2. 4 微种植钉设计
正畸临床上使用的微种植钉在长度、直径、形状及螺纹等方面都可有不同的设计，微种植钉几何设计的差异可能会影响植入时皮质骨微损伤的形成。Methawit等将外径一致而螺纹深度和螺纹间距不同的正畸微种植钉植入猪骨标本中，并通过激光共聚焦显微镜观察分析产生的皮质骨微裂纹长度和总微损伤面积，发现微种植钉螺纹间距和螺纹深度的减小均可导致皮质骨微损伤增大。
这可能是由于较小的螺纹间距增加了每单位长度皮质骨中的螺纹数量，而较浅的螺纹增加了对皮质骨的压应力。关于微种植钉不同直径和形状设计对皮质骨微损伤的影响，采用不同植入方式进行的研究得到了不同结果。当微种植钉自攻植入时，由于形成的骨内压应力差异，直径较大的微种植钉植入产生的皮质骨微损伤更大；而锥形微种植钉由于在其颈部周围皮质骨积累了更大应力，相较于圆柱形微种植钉会产生更大的皮质骨微损伤。助攻技术可有效减少微种植钉植入过程中对皮质骨的压应力，因此，预钻孔植入形成的皮质骨微损伤与微种植钉直径和形状的相关性较自钻植入相比有一定差异。
Taing-Watson等将不同直径和形状的微种植钉预钻孔植入犬骨标本中，并在荧光显微镜下测量分析产生的微裂纹长度、数量、密度和总微损伤，发现圆柱形微种植钉的直径与皮质骨微损伤程度呈正相关，而锥形微种植钉不同直径产生的皮质骨损伤差异不大；且相同直径的微种植钉，圆柱形比锥形产生更多的皮质骨微损伤，其可能的原因是圆柱形预钻孔与锥形微种植钉之间的形状差异，使锥形微种植钉与骨组织的接触面积及压应力减小。但也存在不一致的观点，Liu等研究认为不同直径圆柱形微种植钉通过预钻孔植入产生的皮质骨微损伤无明显差异。
2. 5 临床操作
在正畸微种植钉植入时，医生植入角度的选择和临床操作技术也会对微种植钉周围皮质骨损伤程度产生影响。植入区域牙槽骨形态与解剖特征的不同可能会影响临床医生植入角度的选择。有学者将微种植钉以不同角度植入牛骨标本，通过OCT发现倾斜植入较垂直植入会产生更多的皮质骨微裂纹，这可能是由于微种植钉倾斜植入时增大了与皮质骨的接触面积，从而导致植入扭矩增大。
Lakshmikantha等通过有限元模型分析正畸微种植钉以不同角度植入时其周围皮质骨的应力分布情况，发现大部分应力分布于微种植钉颈部周围皮质骨处，且倾斜植入相比垂直植入产生更大应力，而压应力的增加与皮质骨微损伤程度直接相关，这也提示微种植钉倾斜植入将会产生更大的皮质骨微损伤。在临床植入微种植钉时，正畸医生还需注意微种植钉的植入深度，避免过度拧入。
有研究表明，微种植钉植入时过度拧紧会导致皮质骨出现广泛而严重的微损伤，且微裂纹不再沿着骨纤维方向呈线性分布，这可能是微种植钉颈部经龈段过度压迫皮质骨导致的。Hung等通过有限元模型分析微种植钉植入过程中植入扭矩和应变在骨组织内的分布变化，研究结果发现，可能由于微种植钉颈部大多包含不完整的螺纹，此部分植入时会导致植入扭矩和骨组织应变急剧上升，即皮质骨微损伤增大。因此，在临床植入微种植钉过程中，为避免过度破坏皮质骨，可根据牙龈黏膜颜色变化或植入扭矩的跳跃性增大适时终止植入。
3. 皮质骨微损伤的修复
正畸微种植钉植入对皮质骨产生的微损伤不仅造成骨微观物理结构破坏，还会导致局部缺血和骨坏死，这些机械刺激及创伤会引发骨组织修复过程，而皮质骨微损伤的愈合修复主要依赖于骨重塑。骨重塑是通过破骨细胞骨吸收和成骨细胞新骨形成之间的协调平衡对损伤区域的旧骨或死骨进行更新重建，该过程对维持损伤后骨基质的完整性和机械性能有重要意义。
皮质骨微损伤是靶向骨重塑的刺激源，其具体修复机制始于微裂纹直接导致的骨基质内骨陷窝和骨小管的破裂，进而导致骨细胞凋亡；随后，产生核因子κB受体活化因子配体（receptor activator of nuclear factor-κB ligand，RANKL）、肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）和白细胞介素等炎症因子，促进破骨细胞激活并于微损伤病灶处募集，从而启动骨重塑。
骨-微种植钉界面周围的骨重塑活性最大，且随着距骨-微种植钉界面距离的增加活性逐渐降低。Wang等通过在共聚焦显微镜下观察皮质骨微损伤及破骨细胞骨吸收腔的分布特点也证实了上述观点，观察结果显示约40%的骨吸收腔出现在距骨-微种植钉界面100 μm内的复杂微损伤集中区域，且骨吸收腔的数量随与骨-微种植钉界面的距离增大而减少。有研究表明，骨重塑的发生与微损伤的形态相关，线状微裂纹是促进靶向骨重塑的主要因素，而单纯弥漫性损伤与骨重塑激活无关。
Wang等在共聚焦显微镜下观察到骨吸收腔大多与线状微裂纹接触。
年龄差异也可能对皮质骨重塑过程产生影响。RANKL与破骨细胞前体细胞上的RANK受体结合，可刺激破骨细胞分化，而骨保护蛋白（osteo⁃protegerin，OPG）作为RANKL 的可溶性诱饵受体可通过竞争性地占据RANKL结合位点来减少破骨细胞的发生。因此，RANKL/OPG是调节破骨细胞活化和功能的决定因素。Zhao等通过免疫组化方法检测比较成年和青少年比格犬微种植钉周围骨中RANKL/OPG的表达水平，结果发现青少年组中表达更多，提示青少年比格犬的骨重塑过程更活跃；结合青少年组微种植钉负载后较成年组产生更大位移，相关学者建议青少年患者植入微种植钉后应预留更长的修复时间而延迟负载，但此观点还需要进一步临床研究验证。
4. 皮质骨微损伤对稳定性的影响
虽然微种植钉在正畸临床上已得到广泛应用，但在治疗过程中仍可见微种植钉松动、脱落的情况。研究证明，微种植钉的成功率为70% ~90%。保持稳定是微种植钉支抗在正畸治疗过程中发挥作用的前提和关键，其成功取决于来自骨-微种植钉机械嵌合的初期稳定性和植入后新骨再生与骨重塑生物过程形成的次级稳定性。影响初期稳定性的因素如皮质骨质量、微种植钉设计、与牙根接近度、周围组织炎症等均有可能导致微种植钉的失败。此外，有研究表明，微种植钉植入时对皮质骨产生的过度微损伤及伴随的修复过程也是导致微种植钉松动脱落的重要因素。
适当程度的皮质骨微损伤可通过分散应力或诱导靶向重塑来预防或延缓骨折；但若损伤过大，则可能破坏骨-微种植钉界面的平衡，导致微种植钉初期稳定性降低。Methawit等通过植入扭矩比较不同皮质骨损伤程度的初期稳定性，发现皮质骨微损伤较大者初期稳定性较低。大量的皮质骨微损伤在微种植钉周围产生的脱矿区或空隙可能是造成初期稳定性下降的原因。
在随之而来的皮质骨损伤区域的骨重塑过程中，破骨细胞吸收死骨，随后成骨细胞形成并沉积新骨，逐渐实现微种植钉的次级稳定。而在骨吸收与骨形成的过渡阶段，微种植钉周围破骨细胞吸收腔的聚集，以及未成熟新骨的机械性能较差，均可影响微种植钉的次级稳定性，从而可能导致微种植钉松动脱落。因此，微种植钉植入产生的皮质骨微损伤及其重塑过程均有可能影响微种植钉的稳定性，尤其当皮质骨微损伤程度较严重时，初期或次级稳定性的下降均可能导致微种植钉的失败。
由此可见，如何减少微种植钉植入时对皮质骨造成的微损伤也是临床提高微种植钉成功率的应有考量。据前述，皮质骨微损伤的产生及其严重程度受植入区域皮质骨质量、微种植钉设计、植入方式及医生临床操作等多因素的影响。有学者建议通过预钻孔来减少微种植钉植入的压应力从而降低皮质骨微损伤，尤其是对于皮质骨厚度较大的植入区域。预钻孔虽能有效减少皮质骨微损伤，但较大的预钻孔直径可能会影响微种植钉-骨的机械嵌合而降低初期稳定性。因此，为了避免预钻孔对初期稳定性的影响，推荐预钻孔直径在微种植钉直径的69% ~ 77%较佳。
同时，临床应用时合理选用适当直径和形状的微种植钉并严格控制其植入深度，均可有效减少对皮质骨的损伤。
5. 小结与展望
正畸微种植钉植入不可避免会对皮质骨造成微损伤，适当程度的微损伤及其诱导的靶向骨重塑在多方面有利于维持微种植钉周围骨组织的生物力学及机械性能，但过度的皮质骨微损伤可能会造成初期稳定性或次级稳定性下降而导致微种植钉失败。研究发现，影响皮质骨微损伤的因素与影响微种植钉初期稳定性的因素相似，如皮质骨厚度、微种植钉设计等，可能是由于微种植钉初期稳定性与皮质骨微损伤的形成均来源于植入时对周围骨组织产生的压应力。
适当的压应力有利于维持微种植钉的初期稳定性，压应力过大会造成皮质骨过度损伤，反而可能降低微种植钉稳定性。因此，临床医生在了解影响皮质骨微损伤因素的基础上，根据拟植入区域牙槽骨解剖特征，合理选择微种植钉设计和植入方式，保证微种植钉初期稳定性的同时降低皮质骨微损伤似乎是微种植钉长期稳定的关键。同时，目前关于皮质骨微损伤的研究多在动物皮质骨样本上进行，而临床实际中微种植钉植入区域是皮质骨与松质骨的结合。因此，微种植钉是否穿透松质骨对应力分布的影响，以及对皮质骨微损伤的分布及微种植钉后续稳定性的影响，还需要进一步研究。
年龄作为影响皮质骨力学特性的重要因素，其对微种植钉植入时产生的皮质骨微损伤具体影响机制，以及青少年与成人患者的皮质骨微损伤是否存在差异，也需要后续进一步研究。皮质骨微损伤达到何种程度会导致微种植钉松动脱落，以及骨重塑修复过程中的组织学结果与微种植钉机械稳定性的相关性如何，这些问题还有待解答。
来源：唐华菁,崔星宇,李昱林,等.微种植钉植入致皮质骨微损伤的相关因素及对稳定性影响的研究进展[J].中国实用口腔科杂志,2025,18(01):85-91.DOI:10.19538/j.kq.2025.01.014.
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