鈦，采用元素符號Ti表示，具有22個原子數(shù)（代表22個質(zhì)子和22電子），原子質(zhì)量等于47.90u。它是一個堅硬的光過渡金屬，白色金屬光澤，在室溫下耐腐蝕。鈦?zhàn)畛跤?790年由英國牧師威廉·賈斯汀格雷戈爾在處理磁砂時發(fā)現(xiàn)。此后，該元素是由德國化學(xué)家海因里?？死樟_特在金紅石礦物（二氧化鈦）中再次分離得到。為了紀(jì)念泰坦（希臘神話中天王星和伽倻的兒子），于1795年被命名為礦物鈦。然而，在1887年，金屬鈦仍無法提純，1938年，鈦的商業(yè)化開發(fā)才開始出現(xiàn)。直到1946年，金屬鈦的使用認(rèn)為走出實(shí)驗室。之后，威廉賈斯汀克羅爾通過四氯化鈦（四氯化鈦）與鎂在在800℃氬氣中的還原，使得商業(yè)鈦的開發(fā)得到了進(jìn)一步發(fā)展。此化學(xué)過程被普遍稱為“‘克羅爾過程’’，它是獲得商業(yè)鈦?zhàn)畛Ｓ玫姆椒?。根?jù)該方法，可以得到被稱為海綿鈦的多孔產(chǎn)物，隨后純化以達(dá)到商業(yè)產(chǎn)品。

文獻(xiàn)綜述表明，鈦?zhàn)钤缭谘揽频氖褂檬?0年代偶爾得之的。1965年，瑞典醫(yī)生Per-Ingvar Branemark使用鈦制的觀察攝像機(jī)研究家兔脛骨血液微循環(huán)時，發(fā)現(xiàn)鈦金屬和骨骼是可以完全結(jié)合的，且骨對該觀察攝像頭沒有任何排斥反應(yīng)，且要撤去這些攝像頭是非常困難的。在此基礎(chǔ)上，Branemark開發(fā)了特殊的柱形種植體植入兔和狗的脛骨。此后，鈦種植體植入人體上、下頜骨中，成為安全有效的長期固定體。1982年，Branemark在加拿大多倫多介紹了他的研究結(jié)果與植入物，報道其種植體成功率接近97％，由此獲得了國際科學(xué)界的一致認(rèn)可。Branemark明確了種植體與骨的結(jié)合理論。

骨結(jié)合是一個與時間相關(guān)的愈合過程，通過異質(zhì)材料與骨的臨床無癥狀剛性結(jié)合，在骨功能性的負(fù)載過程中得以實(shí)現(xiàn)（Zarb＆Albrektsson），異質(zhì)材料最終保留在骨中實(shí)現(xiàn)一定的功能。組織學(xué)表現(xiàn)與功能性骨強(qiáng)直相似，種植體表面與骨質(zhì)間無纖維或結(jié)締組織。

骨整合階段

由于骨質(zhì)缺損，發(fā)生直接骨愈合。原發(fā)性骨折愈合和骨結(jié)合在由預(yù)存的骨基質(zhì)激活。當(dāng)基質(zhì)暴露于細(xì)胞外液，非膠原蛋白和生長因子均被釋放，激活骨修復(fù)。一旦被激活，骨結(jié)合分為3個生物階段：

•編織骨形成;

•骨量的適應(yīng)性負(fù)荷（片狀和平行纖維質(zhì)骨沉積）;

•骨結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性負(fù)荷（骨重建）。

近期的研究發(fā)現(xiàn)，根據(jù)對OPN、BSP及Ⅰ型膠原的組織學(xué)分析，可以看出，在骨結(jié)合過程中，初期所形成的骨中OPN等均為高表達(dá)，說明是不成熟的編織骨，而后期表達(dá)逐步下降，鈣、磷水平不斷上升。由此Maiko等細(xì)分了骨改建的過程，將其分為五個階段，即：炎癥階段（植入后1-3天）；骨形成開始（3-14天）；偽整合階段；替代編織骨；骨整合。由此可見，種植體周圍骨整合機(jī)制與骨折后的愈合過程相似。但也有不同之處。骨整合是延兩個不同的方向進(jìn)行的，從宿主骨向種植體的距離成骨（distance osteogenesis）以及由種植體向宿主骨的接觸成骨（contact osteogenesis），而后者較前者的成骨速度快30%，由于種植體表面原本沒有任何骨組織，因此這種成骨方式又被稱為新生成骨（de novo bone formation）。

骨結(jié)合的臨床評價

1.臨床動度實(shí)驗，種植體發(fā)生動度是未發(fā)生骨結(jié)合的明確的證據(jù)。臨床的穩(wěn)定性并不是確定骨結(jié)合的確鑿證據(jù)

2、X光片顯示出骨植入物之間的明顯的直接接觸已被列為骨結(jié)合證據(jù)。種植體周圍透亮區(qū)是纖維組織存在的依據(jù)，而缺乏這樣的區(qū)域也不是證明骨結(jié)合的明確指示。其原因是，X線影像的最佳分辨率容量為0.1毫米的范圍內(nèi)，而軟組織單元的尺寸為0.01毫米的范圍內(nèi)；因而纖維組織是不能用X線影像顯示出來的。

3. 使用金屬工具探測并分析聲波顯示骨結(jié)合。然而，并不存在典型的’’聲圖''來判斷種植體是整合在纖維組織中或是骨組織中。

決定因素

骨結(jié)合是骨內(nèi)植入物成功的的基礎(chǔ)。該過程本身就是相當(dāng)復(fù)雜的，眾多因素將影響骨形成和維持種植體表面的骨特性。要充分了解什么因素影響骨結(jié)合，界面間的緊密性是第一位的。

骨-種植體界面

骨結(jié)合是一個驚人的現(xiàn)象，其中骨直接與植入物表面結(jié)合，界面接不存在任何膠原纖維母細(xì)胞或基質(zhì)。許多研究得出的結(jié)論是，骨結(jié)合的強(qiáng)度遠(yuǎn)高于纖維包裹的種植體結(jié)合強(qiáng)度。骨和植入物界面間的強(qiáng)度在種植體植入逐漸增強(qiáng)（0-12周）。界面間的強(qiáng)度與骨和植入物間的面積相關(guān)?？赡苡绊懡缑娴膹?qiáng)度的其他因素是生物物理刺激和骨愈合時間的長短。

生物相容性

商用純鈦被廣泛用于植入材料，其有高度的生物相容性，具有良好的耐腐蝕性，對巨噬細(xì)胞和成纖維細(xì)胞沒有毒性，不會引起種植體周圍組織的炎癥反應(yīng)，可形成氧化物層，并具有損傷時的再氧化的自我修復(fù)。

二氧化鈦

當(dāng)Ti（鈦）或Ti合金暴露在空氣中或正常生理環(huán)境中時，氧化物層形成，通常以二氧化鈦的形式存在。該氧化物層保護(hù)植體免受腐蝕。氧化層中存在鈣和磷酸根離子，這表明，骨與植入物界面中存在活性離子交換。此外，多孔表面也存在增強(qiáng)離子相互作用，啟動雙重的物理和化學(xué)錨固系統(tǒng)，增強(qiáng)了骨負(fù)載能力。多孔表面可以通過骨的三維結(jié)構(gòu)增加的愈合率，增強(qiáng)拉伸強(qiáng)度。大部分市售的植入物通過等離子噴涂進(jìn)行表面處理。鈦等離子噴涂技術(shù)是在高溫下，將熔融液滴以粉末形式噴灑到植入物表面，由此，增加表面積，增加骨接觸，實(shí)現(xiàn)三維結(jié)構(gòu)上的強(qiáng)度增加。鈦等離子噴涂的缺點(diǎn)是剝脫和由于高溫造成開裂的危險。

HA涂層具有增加表面積，降低腐蝕速率，并促進(jìn)成骨細(xì)胞分化骨形成的優(yōu)勢。另外，生物力學(xué)HA涂層植入物能夠更好地承受負(fù)荷。HA的其它優(yōu)點(diǎn)包括所形成的骨結(jié)構(gòu)更佳、礦化更高。 HA形成的骨結(jié)合使它成為一個非常理想的表面處理。

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