口腔人工骨种植材料的形态基础

目前国内外所采用的口腔人工骨种植材料，均以磷灰石陶瓷和玻璃陶瓷为主，它们是一个系列化合物的总称，一般的通式为M10（RO4）6X2，即是说在式中M、RO4和X部位当被置换后，就会形成多种化合物。而实际应用的是羟基磷灰石。目前，在临床方面所采用的形态有颗粒型（包括粉末型）、多孔泡沫型、致密实体型三种。颗粒型多用于中小型的骨缺损修复，多孔泡沫型多用于大面积骨缺损缺失的修复，致密实体形多用于受力较大的骨缺损部位的修复。

（一）人工骨材料合成烧结温度和结晶形态与骨的关系

人工骨材料在合成时，由于烧结温度和结晶形态不同，在进行临床修复时其效果存在明显差异，这对于口腔人工骨材料来说是非常重要的。当采用250℃烧结的材料和结晶的形态植入人体后，周围几乎被异物巨细胞所包裹，而且没有新生骨形成的迹像。当采用500℃和600℃烧结的材料和结晶形态植入人体后，周围仍然出现大量的异物巨细胞，也没有新生骨形成趋势。采用700～900℃烧结的材料和结晶形态植入人体后，周围就能形成新生骨层，骨髓腔内也有明显的松质骨形成。而采用1000℃左右烧结的材料和结晶形态植入人体后，周围不仅有新生骨形成，而且速度非常快。若采用1100℃以上烧结的材料和结晶形态植入人体后，其周围虽然也形成了新生骨，但新生骨层很薄，而且骨形成的速度反而变慢。因此，烧结温度和结晶形态不同对骨修复效果的影响是很大的。另外，烧结时间不能过长或过短，以3小时左右为宜，此时烧结的材料溶解度最小，材料的性质最稳定。

（二）颗粒型人工骨的形态和用途

颗粒型人工骨修复材料，是目前国内外应用最广泛，是各种骨缺损或骨外形修复最主要的材料。形态方面，一般又分为立方形、斜方形、圆形（包括卵圆形）、正方形和六方形五种，其中以圆形（或卵圆形）与组织结合效果最佳。从材料的表面张力和液体流变学的角度来看，材料与血液和组织液接触时，润湿状态最佳，其组织相容性最好，而且光滑园钝的表面不会产生液体在周围流动时产生阻力形成死角和旋涡，这样，材料周围发生肉瘤的可能性最小，这是目前颗粒型人工骨最有效的形态。

（三）颗粒型人工骨的颗粒大小的影响

人工骨颗粒大小对组织的反应是不同的，一方面因为口腔颌面部的骨缺损部位往往是小而复杂，要能达到形态完整的修复，本身应选择轻小的HAP颗粒。更重要的是，颗粒大小涉及颗粒间孔隙的大小，而这种孔隙又是获得正常代谢所必要的条件，也是纤维组织和骨组织长入的场所。在一般情况下，颗粒型人工骨材料植入后的平面观，是以三个粒子和四个粒子间相互接触的状态所构成的两种孔隙，其大小也是不同的。（图57）

图57　粒子径与孔隙径的关系

A.三粒子接触时的孔隙大小 B.四粒子接触时的孔隙大小

根据公式即可计算出不同直径的颗粒构成不同的孔隙，两者之间存在一定的关系。只有控制在一定的范围内，才有可能获得良好的效果，如表64。

表64　颗粒直径、孔隙大小与长入组织的关系

图57　粒子径与孔隙径的关系

A.三粒子接触时的孔隙大小 B.四粒子接触时的孔隙大小

根据公式即可计算出不同直径的颗粒构成不同的孔隙，两者之间存在一定的关系。只有控制在一定的范围内，才有可能获得良好的效果，如表64。

表64　颗粒直径、孔隙大小与长入组织的关系

当采用250微米以下的颗粒直径时，所形成的孔隙过小，而组织均无法通过孔隙生长；当采用250～500微米的颗粒直径时，一般只能通过纤维组织长入；只有采用500～1000微米颗粒直径时，才可能获得纤维组织和骨组织同时长入的最佳条件。当颗粒直径所构成的孔隙大小一定时，孔隙率增加，对组织长入有利，但孔隙率过高后，材料的强度将随之下降而失去人工骨材料的使用价值。只有孔隙率控制在20～30%时，不仅是表面的孔隙，而且内部的孔隙与孔隙之间，就完全相通，这样人工骨修复材料周围的血液和组织液就能从外部渗透到内部进行代谢循环，保证长入材料内部的组织细胞的营养，从而获得良好的生理性结合，而且这种颗粒型人工骨的临床操作性和成形性相对是很好的，具有一定的强度。所以，目前得到了大力开发。(www.xing528.com)

（四）多孔泡沫型人工骨的性质和用途

多孔泡沫型人工骨主要用于大面积骨缺损修复，一般分为大孔型和小孔型两种。大孔型的孔隙在1000～2000微米范围，孔隙率在55%左右，密度小质轻，主要是强度较差使用受到一定限制。小孔型的孔隙在200微米左右，虽然孔隙率达70%左右。但因是一整体状，纤维组织和骨组织均能长入空隙内，密度稍大，有足够的强度，力学性能较好，对于大面积骨缺损修复有较好的效果。主要问题是，在临床使用前，切削成形比较困难，而且容易破碎，不过在植入体内一段时间后，因组织的长入，强度均有所提高，能满足临床需要。（表65）

表明这种小孔型的人工骨，作为大面积骨缺损修复材料是可行的。

（五）致密实体型人工骨的性质和用途

当采用250微米以下的颗粒直径时，所形成的孔隙过小，而组织均无法通过孔隙生长；当采用250～500微米的颗粒直径时，一般只能通过纤维组织长入；只有采用500～1000微米颗粒直径时，才可能获得纤维组织和骨组织同时长入的最佳条件。当颗粒直径所构成的孔隙大小一定时，孔隙率增加，对组织长入有利，但孔隙率过高后，材料的强度将随之下降而失去人工骨材料的使用价值。只有孔隙率控制在20～30%时，不仅是表面的孔隙，而且内部的孔隙与孔隙之间，就完全相通，这样人工骨修复材料周围的血液和组织液就能从外部渗透到内部进行代谢循环，保证长入材料内部的组织细胞的营养，从而获得良好的生理性结合，而且这种颗粒型人工骨的临床操作性和成形性相对是很好的，具有一定的强度。所以，目前得到了大力开发。

（四）多孔泡沫型人工骨的性质和用途

多孔泡沫型人工骨主要用于大面积骨缺损修复，一般分为大孔型和小孔型两种。大孔型的孔隙在1000～2000微米范围，孔隙率在55%左右，密度小质轻，主要是强度较差使用受到一定限制。小孔型的孔隙在200微米左右，虽然孔隙率达70%左右。但因是一整体状，纤维组织和骨组织均能长入空隙内，密度稍大，有足够的强度，力学性能较好，对于大面积骨缺损修复有较好的效果。主要问题是，在临床使用前，切削成形比较困难，而且容易破碎，不过在植入体内一段时间后，因组织的长入，强度均有所提高，能满足临床需要。（表65）

表明这种小孔型的人工骨，作为大面积骨缺损修复材料是可行的。

（五）致密实体型人工骨的性质和用途

致密实体型人工骨，主要适用于局部小面积骨缺损修复、拔牙后牙槽窝埋入以保存牙槽嵴高度的修复。因它的密度大，强度高，表面光滑，无孔或仅有微孔，组织紧密地在表面附着而不能长入材料内部、虽然能承受较大的力，但是，它加工成形困难，而且刚性大，容易造成对骨组织的直接损伤或造成再吸收，仅适用于比较规则而小面积骨缺损的修复效果最好。

致密实体型人工骨，主要适用于局部小面积骨缺损修复、拔牙后牙槽窝埋入以保存牙槽嵴高度的修复。因它的密度大，强度高，表面光滑，无孔或仅有微孔，组织紧密地在表面附着而不能长入材料内部、虽然能承受较大的力，但是，它加工成形困难，而且刚性大，容易造成对骨组织的直接损伤或造成再吸收，仅适用于比较规则而小面积骨缺损的修复效果最好。

表65　孔隙率与材料植入前后的对比

表65　孔隙率与材料植入前后的对比

以上主要简述了有关人工骨陶瓷材料的形态与骨的关系，而金属和高分子在目前一般仅作为骨缺损的修复支架和固定装置在临床使用。但是，无论那种人工骨材料，都必须具有良好的生物相容性、高度的生物安全性、临床操作性和长期有效性，才能获得理想的修复效果。

以上主要简述了有关人工骨陶瓷材料的形态与骨的关系，而金属和高分子在目前一般仅作为骨缺损的修复支架和固定装置在临床使用。但是，无论那种人工骨材料，都必须具有良好的生物相容性、高度的生物安全性、临床操作性和长期有效性，才能获得理想的修复效果。