前言：

背景Ti合金**的成功应用，在很大程度上取决于快速愈合过程材料与颌骨的安全结合（骨整合）[1]。Ti合金的表面形貌对*的*应用的成功性至关重要。过去十年，为了改进骨整合过程，专家们致力于开发Ti种植体材料的处理方法[2]。zui近的研究发现，Ti合金种植体的理化改性，导致除骨形成反应受到调节之外，细胞募集、黏附、炎症和骨重建活动也受到显著调节[3]。*应用总体上取得了很大成功，大约96%留在患者体内10年以上。图1示出*（带基台和牙冠）置入口腔颌骨的一般过程。
近年来，人们针对种植体周围牙质组织感染（种植体周围炎）提出了若干处理策略（机械、化学、物理化学等）[4]。种植体周围炎是“种植体周围的发炎过程，其特点为软组织发炎和支持骨丢失”[5]。如果愈合过程允许发生骨整合，将人工基台和牙冠安装到*上，以取代缺失的牙齿。但如果种植体周围牙龈和牙质组织的炎症是由细菌感染引起的，*将有可能发生骨丢失并发症。有利的*特性，即氧化钛有助于细胞黏附的高度反应性，因细菌存在及其代谢活性残留而改变。因此，受污染表面相当于异物，会加重种植体周围软组织炎症和骨丧失。种植体周围炎的处理涉及表面去污和清洁。适当使用这些不同的种植体周围炎处理方法，或许可以使Ti合金表面改性，促进宿主对种植体的反应[6]。本报告讨论不同牙科处理方法对Ti合金种植体材料表面特性的影响，以及种植体周围炎愈合过程这些处理方法是否可以加快*的骨整合。*骨整合耗时较长（3～6月），因此可以加快这种现象的表面改性将缩短愈合时间，降低失效率，并将患者的不适感降至zui低程度[7]。

表面粗糙度的影响：改进钛种植体表面形貌，可以增强骨与种植体的接触以及改进界面的力学性能[8–11]。在缺乏对照比较临床试验的情况下，累积的实验证据支持使用表面形貌得到改进的钛种植体[12]。
表面粗糙度已被确定为一个重要的参数，该参数与种植体材料锚定到骨组织的能力相关[13]。增大种植体材料表面粗糙度的方法多种多样，zui常用的是：加工、喷砂、酸蚀、阳极氧化、激光改性，或上述技术的组合。此外，已根据其表面粗糙度平均值（Sa），即表面的平均峰高和平均谷深，将市售种植体分为四类：光滑（Sa < 0.5μm）、轻微粗糙（0.5μm < Sa < 1.0μm）、中度粗糙（1.0μm < Sa < 2.0μm）和粗糙（Sa > 2.0μm）[14]。另一个重要的参数是Sdar，它表示粗糙表面参照*平坦光滑的表面展开后的面积。根据Teughels等[15]，种植体表面粗糙度及其化学成分对菌斑结构数量和质量具有显著的影响。zui后，目前没有证据表明暴露于口腔的种植体表面将形成其成分取决于表面粗糙度的生物膜 [16–17]。种植体形貌如何表示和分类？Wennerberg简要回顾了适用于*的形貌测量方法。为了解释平均平面形貌要素的各向同性偏差，必须进行三维（3D）测量[18]。接触式仪器，比如表面轮廓仪，会低估表面形貌尺寸。以钛合金等软材料制成的螺旋状种植体，其评估光学仪器[19]。2D表面测量和表征的局限性，推动了高效实用的3D表面测量和表征技术的开发。借助三维技术可以更好地了解表面的功能状态。
实验方法：钛合金改性工艺：

总共分析了25件圆柱形种植体（每种样品5件，对照样品+4种处理工艺），种植体原料为5号商业纯（CP）钛（Ti）合金（PM供应商，LLC，EEUU），即Ti-6Al-4V（TAV），其成分为90% Ti、6% Al（铝）和4% V（钒）。样品直径10mm、长5mm。以几种不同的牙科常用方法处理种植体样品的表面：

23. Giavaresi G, Ambrosio L, Battiston GA, Casellato U, Gerbasi R, Finia M, Nicoli Aldini N, Martini L, Rimondini L and Giardino R: Histomorphometric, ultrastructural and microhardness evaluation of the osseointegration of a nanostructured titanium oxide coating by metal-organic chemical vapour deposition: an in vivo study. Biomaterials 25 (25): 5583–91 (2004).

致谢

粗糙度分析：

以共聚焦3D光学表面测量系统（Leica DCM 3D）测量表面粗糙度，使用蓝光照明以获得较高的分辨率。获得了每一个处理过程五种不同Ti合金种植体样品的各种表面粗糙度参数（表1）。

结果与结论：

共聚焦显微镜（CM）获得了Ti合金种植体对照样品和各处理样品的CM 2D和3D图像数据。示例见下图：Ti合金种植体样品的共聚焦显微镜2D和3D形貌图像，所测图像的扫描面积为636μm×477μm。


扫描电子显微镜（SEM）能量色散X射线谱（EDS）
SEM和EDS数据显示，碳酸氢盐喷射抛光、四环素处理和光动力学疗法处理的Ti合金样品，其表面污染量比对照样品（未改性的TiO2表面）大。但超声处理的Ti样品与对照样品一样洁净，或比对照样品更洁净。
获得了Ti合金种植体对照样品和各处理样品的SEM和EDS图像数据。以下图4为SEM图像示例，显示局部区域组成的EDS数据则载于表2。

表2A–E：Ti合金样品表面局部区域组成的EDS分析数据，其中Kα为X射线测量值，σ为%wt浓度数据的标准偏差：A）对照样品；B）碳酸氢盐喷射抛光样品；C）四环素处理样品；D）超声处理样品；E）光动力学疗法处理样品。

粗糙度结果：

粗糙度分析侧重于以CM获得的Ti合金样品数据，CM可测定三个重要的3D粗糙度参数值： Sa、Sq及Sdar。这些数据示于下文表3。

对拍摄于对照样品（未改性）两处不同区域的AFM图像进行初步分析，结果表明，如果表面非常粗糙，其不同小区域的粗糙度值可能差异较大，因此AFM并非用于大面积测量的实用技术，而本研究的这类样品需要这种测量。

总结和结论：

目前临床上使用的Ti合金*具有各种各样的表面特性（包括结构特征和化学性质）。上述表面改性保留种植体的关键物理性质，只涉及其zui外层表面，zui终目标为实现所需的生物反应。以上介绍了不同物理化学、物理和化学表面改性方法的优劣。这些方法将帮助我们更好地了解种植体材料表面改性如何影响骨-种植体界面，以及如何在成功治疗种植体周围炎（种植体周围牙质组织感染）后的愈合过程中影响种植体骨整合优化方法的制定。目前尚未*清楚表面粗糙度和化学性质对骨整合的影响程度。具有临床效果的理想粗糙度仍是个未知数[20–23]。
对于用四环素和光动力学疗法改性的样品，其形态受到钛合金析出的金属间颗粒化学侵蚀的影响。对于用喷射抛光和超声处理改性的样品，机理主要与力学相关。喷射抛光和光动力学疗法处理样品的表面粗糙度与对照样品相似（基于Sa、Sq和Sdar值）。超声和四环素处理样品的表面粗糙度低于对照样品。事实上，超声处理可使表面明显变得平坦。
碳酸氢盐喷射抛光样品的污染程度zui大（盐残留），其次为四环素和光动力学疗法处理样品，超声处理样品污染zui少。由于接触到盐（碳酸氢盐）或化合物（四环素或甲苯胺蓝），喷射抛光、四环素及光动力学疗法处理的Ti合金样品污染程度zui大，这是显而易见的。超声处理的样品与对照样品一样洁净，或比对照样品洁净，不过也存在少量的铁（Fe），这些铁可能来自超声处理所用的钢探头。
可以通过合理使用这些牙科处理方法，zui大可能提高种植体周围炎愈合过程Ti合金种植体与骨结合的概率。也许可以先使用光动力学疗法或碳酸氢盐喷射抛光（频率较低，比如20kHz，功率亦较低）维持种植体的表面粗糙度，然后施以短暂轻微的超声处理，或可有效净化表面。
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