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解構植體設計:形式、機制、材質,牙醫師不可錯過的植牙 101

提到植牙,相信許多牙醫師都一定會自信滿滿地展露笑容,但是好技術也必須要有好幫手才能畫龍點睛,讓成功案例再添一樁。市售產品多不勝數,讓我們 breakdown 到每一個植牙手術最初端「植體設計」,從原生段開始理解 — 身形、螺紋、材質、表面處理,讓今天以後的每次選擇都更加正確。

牙醫師為自己與牙科病患挑對植體的好處

對於牙醫師來說,一份完整的「治療計畫」就如行銷 Agent 團隊對品牌顧客的提案 — 從核心策略、執行辦法再到金額,通常有 1-2 種解決方案。除了醫師專業技術和案例口腔狀態之外,植體選擇在其中也扮演起不小角色。

醫學,是一門實驗性的科學,在牙醫產業裡更加明顯,或許便如國際間解釋「DENTIST」在治療中應當扮演的角色公式相同:

DENTIST = Doctor + ENgineer + arTIST

在缺牙病患走入診間與提出治療計畫之間,你必須能很快地在腦海中篩選出植牙解決方案,包括適合眼前這位病患的預算和口腔狀態,如此才能將選擇正確的優勢在這個案例過程中充份顯示:

  1. 克服可撤式活動假牙的缺點
  2. 維持骨頭高度與寬度
  3. 更具美觀的牙齒定位
  4. 改善心理健康
  5. 提高咬嚼穩定
  6. 減少記憶力流失(間接關係,有諸多討論可能的原因,可參考本文章
  7. 降低缺牙區對鄰近牙齒的影響干擾

這些植牙的優點,唯有在方方面面都表現到位時才有可能全數報到,其中自然免不了本文主要討論的議題:「植體設計」,因為它直接地影響產品從包裝盒中被取出後到被植入至患者骨中的往後時間,實在不能輕忽。

從「螺紋 Thread」與「身形 Body Shape」開始

一般進到討論時,總免不了從最入門可見部份開始,其中一定會提及的要點必定包含:

  • 螺紋 Thread
  • 身形 Body Shape

許多時候,我們很習慣地忽略這些常常提及的條件,實際上這可不是太聰明的作法 —— 單就此二者已會對手術施作與日後病患咀嚼時產生一定的影響程度。

植體設計常見討論重點:螺紋與身形
植體設計常見討論重點:螺紋與身形

一份 International Journal of Oral and Maxillofacial Surgery 第 22 期的內容充份說明了這個論述。

這篇《Comparison of Implant Body Designs & Threaded Designs of Dental Implants》(編譯:牙科植體身形與螺紋設計之比較)挑選了六種具有不同螺紋與身形設計的牙科植體之間進行研究調查,分別是:

  1. 無牙螺紋直筒身形(Non-Thread Straight)
  2. 三角螺紋直筒身形(Triangular Thread Straight)
  3. 方角螺紋直筒身形(Squared Thread Straight)
  4. 無螺紋階梯身形(Non-Thread Stepped)
  5. 三角螺紋階梯身形(Triangular Thread Stepped)
  6. 方角螺紋錐型身形(Squared Tappered)

這份內容在結論裡說明了「螺紋」與「身形」在選擇產品時具有被慎重選擇的必要性:

  • 具有螺紋設計的人工牙根增加了接觸面積,雖不會降低骨頭應力最高值,但卻可抑制接觸面的骨應力。
  • 錐角式值體設計可降低所有接觸面之骨頭壓力。

而另一篇典藏於成功大學的《下顎臼齒區之人工牙根設計與生物力學分析》內多個說明則帶出「使用不同螺紋人工牙根時確實具有降低人工牙根與骨質間之表面應力的能力;而且錐體狀設計具有降低緻密骨與疏鬆骨最高應力值,有助於降低周圍骨質流失的可能性」的結論。

MegaGen 旗下明星產品「AnyOne」與「Mini」則是跳脫前述僅有方形與三角形的螺紋,透過其獨有的 KnifeThread® 微圓弧形刀刃螺紋提供牙醫師與患者更好的施術體驗。

如此看來,「螺紋」與「身形」雖被時常提及,並不代表可被輕視其重要性與影響力。

解構植體設計面面觀

談到「植體設計」若僅僅提及螺紋(有部份人稱 “牙”)與身形,未免太小覷這個由植牙之父 Per Ingvar Branemark 創造出來的 “新世紀精緻工業” 。解構設計面相,我們可以從 5 個角度開始探索:

  1. 植入位置(location)
  2. 附著機制(attachments mechanism)
  3. 可見設計(macroscopic design)
  4. 植體表面處理(surface)
  5. 材質種類(material)

透過這幾大類元素,牙醫師你將可以透過更系統化的機制辨識,作好治療決策。

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植入位置

在「植入位置」分類辦法區分為 4 種類別:

  1. 骨內植入(endosteal)
  2. 骨膜下植入(Subperiosteal)
  3. 穿骨式植入(Transosteal)
  4. 粘膜內植入(Intramucosal)

各者差異可透過下方說明獲得,幫助你更快認識此系統辦法中的分類。

骨內植入(Endosteal)

「骨內植入」係將一個裝置置入齒槽骨(alveolar bone),和 / 或上 / 下顎基底骨(basal bone)中的類型;若有橫切需求時,僅應用於單一皮質骨上。

骨內植入 Endosteal 類型植體
骨內植入 Endosteal 類型植體

此類型產品又可細分至三種類型:

  1. 分支網狀(Ramus Frame)- 自一端臼齒下顎骨起始,經前端顎骨聯合區(anterior symphysis area)延伸至另一端臼齒磨牙區之馬蹄狀裝置
  2. 牙根狀(Root Form)- 仿自然牙型態而造,可直接植入
  3. 刀狀(Blade Form)- 由刀狀薄片組成嵌入骨頭中

其中的「牙根狀」是現今最常應用之產品型態。

分支網狀(Ramus Frame)植體
分支網狀(Ramus Frame)植體
牙根狀(Root Form)植體
牙根狀(Root Form)植體
刀狀(Blade Form)植體
刀狀(Blade Form)植體

骨膜下植入(Subperiosteal)

植於骨膜(periosteum)之下、骨皮質之上的類型。

骨膜下植入 Subperiosteal 類型植體
骨膜下植入 Subperiosteal 類型植體

誕生時間可回推至 1940 年代,係由 Dahl、Gershkoff 與 Gershkoff 改變了當時設計發展出來之形體,主要對象為全口無牙的病患,因為全口無牙者配戴活動假牙時容易遇假牙鬆脫的情況,於是三人便琢磨出此在顎骨附加一金屬架以固定活動假牙的設計。

目前此類型產品多用在顎骨嚴重萎縮(advanced bone loss)患者身上。

穿骨式植入(Transosteal)

穿過皮質骨(cortical plate)連結接合骨內膜與骨內植入物之植體類型。

穿骨式植入 Transosteal 類型植體
穿骨式植入 Transosteal 類型植體

「Transosteal」植入物也有不同的名稱:

  • Staple Bone Implant
  • Mandibular Staple Implant
  • Transmandibular Implant

粘膜內植入(Intramucosal)

插入至口腔粘膜(oral mucosa),將之作為金屬植入物之附著基地。

粘膜內植入 Intramucosal 類型植體
粘膜內植入 Intramucosal 類型植體

「附著機制」分類

透過「附著機制」可明確分出二大類:

  1. 骨整合(Osseointegration)
  2. 纖維骨整合(Fibrointegration)

骨整合(Osseointegration)

符合骨整合機制定義者為:沒有翻轉軟組織前提下,將植體附著於顎骨並讓骨頭生長至牙根高度。骨整合過程需要原料為金屬、陶瓷、或聚合物之人工牙根作為附著顎骨的介質,時間則需要 4-6 個月讓病患傷口逐漸癒合、恢復健康。

骨整合 Osseointegration
骨整合 Osseointegration

骨整合原理在 1952 年由瑞典籍醫師 Dr. Per Ingvar Branemark 在一次骨科手術時發現。當時 Dr. Branemark 以鈦金屬植入物在作為實驗體的兔子身上觀察實驗血液流動的進展,當實驗結束要拔除那支鈦牙根時發現:該植入物隨時間過去已與實驗體骨頭緊密結合,而且無法拔除。

後來他將這次實驗發現的過程命名「骨整合 osseointegration」並開始應用於人體上。1965 年時,Dr. Branemark 首次將鈦金屬製植體作為歷史上第一個人工牙根病患 Gosta Larrson 的口中,而這支正式的 “史上第一支” 則與這位病患共存了超過 40 年。

纖維骨整合(Fibrointegration)

其實,「纖維骨整合 Fibrointegration」與骨整合原理近乎相同,但纖維骨整合過程需額外置入如纖維或細胞等軟組織於人工牙根及骨頭之間並等待人體自然修復。

纖維骨整合 Fibrointegration
纖維骨整合 Fibrointegration

此過程的提出者是 Dr. Charles Weiss,透過膠原蛋白纖維在人工牙根周圍連結聚合,幫助骨整合癒合過程加速。這樣的加速流程,可幫助牙醫師及病患無需等待數月才進行種入動作,而可實現即拔即種的植牙手術。

可見設計

幾何在工業設計中扮演舉足輕重的角色,牙科植體自然也是其中之一。下面我們將細究現今牙醫師必會在各家資料中看見的 Fixture 幾大元素用以分類。

柱體(Cylinder)

多屬圓柱狀,透過覆蓋面或表面處理提供不同的留存率及與骨頭的連結整合力。

目前市售常見形體是:

  • 直筒型
  • 漸窄型
  • 圓錐型

為了方便牙醫師能更快掌握其中差異,現提供三款市售符合前述類型的高詢問度者供參考:

  • 直筒型 – StraumannSP / S / BL」是市場裡很受矚目的直筒型產品,在齒槽骨留存與周圍組織維護有顯著表現;
  • 漸窄型 – StraumannGroup 旗下「Ti-Star」則透過旋切螺紋設計勾勒出漸窄身形,並透過 1.2mm 光滑圈降低口腔細菌黏著可能性;
  • 圓錐型 – Straumann 的「BLT」則是在圓錐型產品線中一支獨秀,在軟性骨頭上有著出色表現。

螺紋(Thread)

透過有效的螺紋設計,增加表面面積,在周圍骨量上有效分散壓力。

高原(Plateau)

如高原般具明顯斜度肩膀之產品類型。

穿孔(Perforated)

以惰性多孔薄膜材質(醋酸纖維素聚合物)緊密結合製作並由有排孔的鈦金屬材質層支撐的設計。

實心(Solid)

橫切面無任何穿孔或空心的圓柱產品。

空心(Hollow)

在底端具有系統化安排之孔洞設計,可有效增大錨點面積。

溝槽(Vented)

通常以氫氧磷灰石(hydroxyapatite)材質包覆並在頂端具有連結垂直溝槽連結之開口的圓柱型產品,透過設計種入時更省力,並給予骨頭向開口中成長避免不必要的位移。

植體表面處理

市場上多有著墨表面處理之產品,不知牙醫師你是否有時也會被那些多如滿天繁星的處理方式搞到不知何者更加理想?化繁為簡,其實市面表面處理通常多為以下幾種而已,理解了自然也就能更快找到適合自己需求者:

  • 平滑面(Smooth)
  • 車光面(Machined)
  • 粗糙面(Textured)
  • 覆蓋加工(Coated)

平滑面(Vented)

顧名思義:表面平滑,而這樣的屬性對於預防牙菌斑囤積有直接幫助。

車光面(Machined)

為可達到更好種入至骨頭目的,這類產品必經拋光程序。

粗糙面(Textured)

透過增加植體表面粗糙度,提高骨頭更容易附著生長。舉兩個市場詢問度極高的兩個產品為例,就不難看出粗糙面的重要性:

StraumannGroup 台灣廠 T-PLUS「PLUS」的 SLA 表面處理技術即為粗糙面的一種
StraumannGroup 台灣廠 T-PLUS「PLUS」的 SLA 表面處理技術即為粗糙面的一種
  • StraumannGroup 台灣廠 T-PLUSPLUS」以 SLA 表面處理,創造適合骨細胞貼附的環境;
  • MegaGen 「AnyRidge」被視作是市場代表之一,Xpeed® 更是其獨家的表面處理技術。

覆蓋加工(Coated)

表面經過滲透處理,通常應用的材質為鈦金屬與氫氧基磷灰石(hydroxyapatite)。

材質種類

最後進到許多廠商一定談及的「植體材質」,共分 4 類:

  1. 金屬(Metallic)
  2. 全陶瓷及陶瓷覆蓋(Ceramic & Ceramic Coated)
  3. 高分子化合物(Polymer)
  4. 碳聚合物(Carbon Compound)

金屬(Metallic)

最為常見的材質莫過金屬,截至目前最常見者非「鈦 Titanium」莫屬,又分作純鋯與鈦合金兩種。雖說近年二氧化鋯(Zirconium dioxide)有逐漸成長趨勢,但主流仍為鈦。

除了前述的金屬材質外,市面還有:

  • 不鏽鋼
  • 鈷/鉻/鉬合金(cobalt/chromium/molybdenum alloy)
  • 活合金,即前者三種混合金屬(vitallium)

全陶瓷及陶瓷覆蓋(Ceramic & Ceramic Coated)

首先,你必須知道:其實不少產品以金屬製成但以陶瓷包覆,以獲得陶瓷作為外衣的特性。

陶瓷雖在骨質整合能力上表現不錯,卻容易碎裂,雖已有許多廠商希望加強堅固性,但在臨床應用上還未能成主流。

高分子化合物(Polymer)

聚甲基丙烯酸甲酯 Poly(methyl methacrylate) 與聚四氟乙烯 polytetrafluoroethylene(又稱 “鐵氟龍”)之聚合材質,目前僅作為與人工牙根一同使用分散應力的輔助角色,而非作為獨立角色應用。

碳聚合物(Carbon Compound)

材質為碳與不鏽鋼之聚合體,雖可透過彈性降低對骨頭與牙本質的應力,但其脆性也是較為少人使用的原因。

植牙 “適合” 最好

其實在植牙世界裡,“最好” 向來指的就是「適合」。看到這裡,相信牙醫師已經看出一個端倪:許多植體設計元素都有一體兩面、優劣並存之處,如何透過病患需求條件篩端出適合他 / 她需要的治療計劃書才是需要您進行判斷的門道。

作為台灣在地深耕近十八年的植牙解決方案提供者,昇基事業一直以實踐「圓滿笑容」為出發點提供商品服務,可以為牙醫師找到最適合的植牙產品服務。

最懂植體品牌價值的代理團隊:昇基事業股份有限公司

「發現。無限可能」

一句簡單的話,便能創造一個世界改變,如植牙之父發現骨整合那一秒開始,便已創造了不同。

若牙醫師你正希望透過自己腦中醫術專業為自己的牙專科院所創造不同,歡迎與昇基事業聯繫,你會看見一個更寬廣的植牙世界與商機。

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