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[病历讨论] 骨整合

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发表在  2020-1-13 00:00:29  | 显示全部楼层 | 阅读模式

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骨整合(来自拉丁骨“骨”和“整体”)是活骨与承重人工植入物表面(如Albrektsson等人在2007年定义的“承重”)之间的直接结构和功能连接。 1981)。 最近的定义(由Schroeder等人定义)将骨整合定义为“功能性强直症(骨附着)”,其中新骨头直接放置在植入物表面,并且植入物表现出机械稳定性(即,抵抗机械搅拌或机械不稳定的能力) 剪切力)。 骨整合增强了医学骨和关节置换技术以及牙科植入物的科学性,并改善了被截肢者的假肢。

内容
1 定义
2 历史
3 机制
4 技术
4.1 材料工程学的进展:金属泡沫
5 测试程序
6 骨感受
7 应用
8 注意事项和参考

定义
骨整合也定义为:“在不介入软组织的情况下,在植入物与骨骼之间形成直接界面”。[1] 骨整合植入物是一种植入物,定义为“一种含有骨孔的成骨内膜植入物,成骨细胞和支持性结缔组织可以向其中迁移”。[2] 应用于口腔植入术时,这是指骨骼一直生长到植入物表面而没有插入软组织层。 在骨头和植入物表面之间不存在疤痕组织,软骨或韧带纤维。 骨头和植入物表面的直接接触可以通过显微镜验证。

骨整合也可以定义为:

骨整合,骨组织与惰性同种异体材料之间明显的直接连接或连接,而无间质性结缔组织介入。
内源性材料表面与宿主骨组织之间的过程以及由此产生的表观直接连接,而无需介入结缔组织。
同种异体材料和骨骼之间的界面。

历史

Titanium implant (black) integrated into bone (red).jpg
钛植入物(黑色)整合到骨骼(红色)中:组织学切片
博特,比顿和达文波特在1940年首次观察到骨整合(尽管没有明确说明)。[3] [4]博特等。是最早在动物体内植入钛的研究人员,并指出了钛与骨头融合的趋势。[3] [4]博特等。报告指出,由于钛的元素性质,强度和硬度,它有很大的潜力用作将来的假体材料。[3] [4]骨整合后来由Gottlieb Leventhal在1951年描述。[3] [5]莱文塔尔(Leventhal)在大鼠股骨上放置了钛金属螺钉,并指出“在6周结束时,螺钉比最初放入时稍紧;在12周时,螺钉更难以拆除;在16周末时,螺钉太紧,以至于试图取下螺钉时股骨骨折了。显微镜检查骨骼结构没有发现对植入物的反应。小梁看起来完全正常。” [3] [5] Leventhal和Bothe等人描述的反应。后来由瑞典的Per-Ingvar Brnemark创造了“骨整合”一词。 1952年,Brnemark进行了一项实验,其中他利用钛植入室研究了兔骨中的血流。在实验结束时,当到了从骨头上取下钛制腔室的时候,他发现骨头已经完全与植入物整合在一起,无法去除腔室。 Brnemark将此称为“骨整合”,并且与Bothe等人一样。勒芬塔尔(Leventhal)在他面前看到了人类使用的可能性。[3] [4] [5]

在牙科医学中,由于Brnemark的工作,骨整合开始于1960年代中期。[6] [7] [8] [9] 1965年,当时担任哥德堡大学解剖学教授的Brnemark将牙科植入物植入了第一位人类患者– Gsta Larsson。该患者有腭裂缺损,需要植入植入物以支撑腭部闭孔。 Gsta Larsson于2005年去世,最初的植入物在运行40年后仍然存在。[10]

在1970年代中期,Brnemark与瑞典国防公司Bofors建立了商业合作关系,以制造牙种植体及其放置所需的仪器。最终,创建了Bofors的分支Nobel Pharma以专注于该产品线。诺贝尔制药随后成为了诺贝尔生物保健。[10]

Brnemark花了近30年的时间与科学界作斗争,以接受骨整合作为一种可行的治疗方法。在瑞典,他经常在科学会议上被公开嘲笑。他的大学停止了对他的研究的资助,迫使他开设了一家私人诊所继续治疗患者。最终,一批新兴的年轻学者开始注意到瑞典正在开展的工作。多伦多的乔治·扎布(George Zarb)是马耳他人出生的加拿大假牙专家,在将骨整合概念推向更广阔的世界方面发挥了作用。 1983年的多伦多会议通常被认为是转折点,当时全世界科学界最终接受了Brnemark的工作。如今,骨整合是一种高度可预测且普遍的治疗方式。[10]自2010年以来,澳大利亚悉尼的Al Muderis一直使用具有高强度等离子喷涂表面的高抗张强度钛植入物作为髓内假体,将其插入截肢者的骨残余中,然后通过皮肤上的开口连接至机器人肢体假体。这使得被截肢者能够以更高的舒适度和更少的能耗进行操作。 Al Muderis还发表了第一套将骨整合假体与关节置换术相结合的系列产品,可在患有膝关节炎或残存短骨的膝截肢者下方动用,而无需承窝假体。[11]

2015年12月7日,布莱恩·雅各布斯和埃德·萨劳两位伊拉克自由行动/持久自由行动的资深人士将成为美国首个获得经皮骨整合假体的人。[12]在第一阶段,盐湖退伍军人事务医院的医生将在每位患者的股骨中嵌入钛钉。大约六个星期后,他们将返回并安装假体的对接机制。

机制
另见:钛生物相容性
骨整合是一个动态过程,其中植入物的特性(即,宏观几何,表面特性等)在调节分子和细胞行为中发挥作用。虽然已经观察到使用不同材料进行骨整合,但它最常用于描述骨组织与钛或涂有磷酸钙衍生物的钛的反应。[13]以前认为,钛植入物是通过机械稳定或界面结合作用保留在骨骼中的。另外,磷酸钙涂层的植入物被认为可以通过化学键稳定。现已知道,通过钙和钛原子之间的直接接触,或者通过在植入物/骨界面处粘合到水泥线状层上,磷酸钙涂覆的植入物和钛植入物都可以通过骨骼化学稳定。[14] [15]尽管存在一些差异(例如缺少软骨生成祖细胞),但骨整合是通过与骨折愈合相同的机制发生的。[16] [17]

技术
对于骨结合的牙科植入物,已使用金属,陶瓷和聚合物材料,[2]特别是钛。[18]被称为骨整合的骨与植入物之间的连接不必是100%,而骨整合的本质更多地是由固定的稳定性而不是组织学上的接触程度来决定的。简而言之,它代表了一个过程,通过该过程,可以在功能负荷过程中在骨骼中实现并维持同种异体材料的临床无症状刚性固定。[19]植入物的愈合时间和初始稳定性是植入物特性的函数。例如,采用螺钉根形设计的植入物通过其螺钉抵靠骨骼的作用获得了很高的初始机械稳定性。放置植入物后,愈合通常需要几周或几个月才能完全将植入物整合到周围的骨头中。整合的最初证据是在几周后发生的,而在接下来的几个月或几年中,将逐渐实现更牢固的连接。[20]具有螺钉根形设计的植入物会导致骨吸收,然后界面骨重塑并在植入物周围生长。[21]

采用高牙根形式的植入物(或螺钉牙根间距之间有足够宽的间隙的螺钉牙根形式植入物)会经历不同的种植体周围骨化模式。与前述的牙根形植入物不同,高原根形植入物在植入物表面表现出新生的骨形成。[22]高原根型植入物表现出的骨愈合类型称为膜内样愈合。[21]

尽管骨整合界面随着时间的流逝可以抵抗外部冲击,但是长时间的不利刺激和过载可能会损坏骨整合界面,这可能会导致植入失败。[23] [24]在使用“微型牙种植体”进行的研究中,应注意的是,在骨-种植体界面处不存在微动是实现适当的骨整合的必要条件。[25]此外,应注意的是,存在一个微运动的临界阈值,在该阈值之上会发生纤维包裹过程,而不是骨整合过程。[26]

即使没有外部影响,也会出现其他并发症。一个问题是水泥的生长。[27]在正常情况下,植入物表面上没有牙骨质会阻止胶原纤维的附着。通常是这种情况,这是由于在接受植入物的区域中没有牙骨质祖细胞。但是,当存在此类细胞时,可能会在植入物表面上或周围形成胶结,并且功能性胶原蛋白附着物可能会附着在其上。[28]

材料工程学的进展:金属泡沫
自2005年以来,许多骨科器械制造商推出了具有多孔金属结构的产品。[29] [30] [31]对哺乳动物的临床研究表明,多孔金属,例如泡沫钛,可能允许在多孔区域内形成血管系统。[32]对于整形外科用途,经常使用诸如钽或钛的金属,因为这些金属表现出高拉伸强度和耐腐蚀性以及优异的生物相容性。

金属泡沫中的骨整合过程与骨移植物中的相似。金属泡沫的多孔骨状特性有助于广泛的骨渗透,从而使成骨细胞活性得以发生。另外,多孔结构允许植入物内的软组织粘附和血管形成。这些材料目前用于髋关节置换,膝关节置换和种植牙手术中。

测试程序
有许多方法可用来评估骨整合水平和植入物的后续稳定性。一种广泛使用的诊断方法是敲击分析,将牙科器械轻敲种植体支架。[33]结果的振铃的性质被用作对植入物稳定性的定性度量。集成的植入物会发出更高音调的“水晶”声音,而非集成的植入物会发出沉闷,低音调的声音。[34]

另一种方法是反向扭矩测试,其中拧开植入物支架。如果在反向扭矩压力下无法拧松,则植入物是稳定的。如果植入物在压力下旋转,则视为失败并被移除。[35]这种方法存在骨整合过程中途骨折的风险。[33]由于测试已证明旋转植入物可以继续成功整合,因此在确定骨骼区域的骨整合潜力方面也不可靠。[36]

一种非侵入性且实施程度越来越高的诊断方法是共振频率分析(RFA)。[33]共振频率分析仪装置会提示暂时固定在植入物上的一根小金属棒产生振动。当杆振动时,探针读取其共振频率并将其转换为植入物稳定性商(ISQ),范围为1–100,其中100表示最高稳定性状态。尽管必须分别考虑每种情况,但通常认为57到82之间的值是稳定的。[33]

骨感受
骨集成假体的特点之一是,假体上的机械事件(例如触摸)会作为振动传递通过骨骼。[37]这种“骨感觉”意味着假肢使用者重新获得了关于假肢如何与世界互动的更准确的感觉。例如,骨头锚定的下肢假肢的使用者报告说,他们可以分辨出由于骨感受器而行进的土壤类型。[38]

最近对使用骨锚固的上肢和下肢假肢使用者的研究表明,这种骨感受觉不仅由机械感受器介导,而且还由听觉受体介导。[39] [40]这意味着用户不仅会感觉到对设备的机械影响,还会听到其假体的运动。与传统的插座悬挂装置相比,这种联合的机械和听觉感觉感知可能是导致骨整合假体使用者的环境感知改善的原因。但是,尚不清楚这种隐式的感觉反馈在日常生活中实际上会在多大程度上影响假肢使用者。[41]

应用领域
牙种植体是迄今为止的主要应用领域
保留颅面假体,例如人造耳(耳假体),颌面重建,眼睛(眼眶假体)或鼻子(鼻假体)
骨锚式假肢[42]
骨锚式助听器(骨锚式助听器)
眼堡通过声波(通过骨骼的声传导)感知颜色
膝关节置换

另见
icon        Medicine portal
Abutment (dentistry)
British Society of Oral Implantology
European Association for Osseointegration
Oral and maxillofacial surgery
Osteosynthesis, reduction and internal fixation, which may use wires or implants
Periodontology
Prosthodontics
Prosthesis
Notes and 参考
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