Sensofar共聚焦白光干涉儀 | 用于手術(shù)置入對牙種植體表面形貌的影響

表面形貌目前被認(rèn)為是關(guān)于生物反應(yīng)的最重要的表面性質(zhì)之一。因此，有大量植入體研究集中在開發(fā)新的表面處理方式以提高表面粗糙度之上，其目的是增強(qiáng)生物學(xué)反應(yīng)并最終增強(qiáng)骨整合。但是，在將牙種植體置入骨骼的手術(shù)過程中，較高的峰和增強(qiáng)粗糙度的特征可能發(fā)生斷裂、分離或改性。因此，盡管經(jīng)常被忽略，但需要考慮的一個(gè)重要方面是，現(xiàn)代牙種植體的日益復(fù)雜的表面特征是否在能在置入后得以保留。

這項(xiàng)研究的目的是調(diào)查置入程序?qū)ρ婪N植體表面形貌的影響。為此，有必要在置入之前和之后測量和比較相同位置的表面形貌，從而評估外科手術(shù)是否會降低已經(jīng)增強(qiáng)的表面粗糙度。

本論文是研究的一部分 1,2 1-. Zabala, A. The use of 3D surface topography analysis techniques to analyse and predict the alteration of endosseous titanium dental implants generated during the surgical insertion. (Mondragon Unibertsitatea, 2015). 2-. Zabala, A., Blunt, L., Tejero, R., Llavori, I., Aginagalde, A. and Tato, W. Quantification of dental implant surface wear and topographical modification generated during insertion,. Surf. Topogr. Metrol. Prop., 8, no. 1, p. 015002 (2020), doi: 10.1088/2051-672X/ab61e5.研究是由 Alaitz Zabala 博士、Wilson Tato 博士、Andrea Aginagalde 博士和 í?igoLlavori 博士進(jìn)行。

Wennerberg 等人。3 3-.Wennerberg, A. & Albrektsson, T. 種植體表面形貌評估建議準(zhǔn)則。Int. J. Oral Maxillofac.Implants 15, 331–44 (2000).采取測量標(biāo)準(zhǔn)化的第一步，提出一些牙種植體表征的準(zhǔn)則：必須評估同一批次中的三個(gè)樣品，必須在三個(gè)評估區(qū)域（頂端、齒面和谷部）進(jìn)行三維測量，必須指*過濾尺寸，以及應(yīng)至少提供一個(gè)高度、空間和混合參數(shù)中。此外，Wennerberg 等人聲稱共聚焦輪廓儀和干涉測量法是評估密螺紋口腔植入體設(shè)計(jì)的唯*可接受的方法。這也是為何要選擇商用 3D 光學(xué)輪廓儀 Plµ（上一代 S neox，Sensofar Metrology，西班牙）進(jìn)行這項(xiàng)工作的主要原因之一。這款獨(dú)*的光學(xué)輪廓儀是市面上唯*將共聚焦、干涉測量（相移和相干掃描干涉測量）和多焦面疊加技術(shù)嵌入到同一臺光學(xué)儀器中的產(chǎn)品。這一特征使其能夠運(yùn)用不同的光學(xué)技術(shù)快速評估牙種植體 。 許多國際牙科研究實(shí)驗(yàn)室都已將 Sensofar 設(shè)備用于牙種植體表面表征，驗(yàn)證并標(biāo)志著該技術(shù)并將其成為此類研究的黃金標(biāo)準(zhǔn)之一。

在研究中，我們在置入牛肋骨（模擬人的骨骼，圖 2）之前和之后分別在四個(gè)不同的位置（圖 1）用共聚焦技術(shù)測量了牙種植體。

圖 1.不同評估部位命名和剖面示例

圖 2.按照標(biāo)準(zhǔn)程序置入新鮮牛肋骨。

鑒于螺紋牙種植體的復(fù)雜幾何形狀，測量種植體的不同位置以及測量置入之前和之后的同一區(qū)域的位置都面臨著不小的挑戰(zhàn)。       

利用專門開發(fā)的具有 3 個(gè)自由度的牙種植體 處理和定位裝置，我們可以正確地定位不同的位置（圖 3）。

圖 3.牙種植體處理和定位裝置，用于正確定位植入體

(c)：這兩項(xiàng)測量也可以通過特定的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)來完成（即 S neox Five Axis）但是，最*進(jìn)的 Sensofar 系統(tǒng)包含旋轉(zhuǎn)模塊（即 S neox Five Axis），可實(shí)現(xiàn)自動化的完整三維表面表征。

為獲得有關(guān)所有形貌特征的詳細(xì)信息，我們使用了 100X SLWD 放大物鏡進(jìn)行了測量。我們用測量學(xué)軟件 SensoMAP (Digital Surf) 對測量結(jié)果進(jìn)行了后處理，以消除形狀（二階多項(xiàng)式擬合）、噪聲（Gaussian 濾波器截止 0.36 µm）和波度（Robust Gaussian 濾波器截止 50 µm）。通過先前的研究，這些值被認(rèn)為是該應(yīng)用的最*選*。1我們計(jì)算了 ISO 25178-2 中屬于高度、空間、混合和功能族的形貌參數(shù)，以充分表征表面特性。

圖 4 顯示了在置入酸蝕刻植入體之前和之后，在相同區(qū)域進(jìn)行的測量結(jié)果的軸測代表性投影。顯示出了具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的形貌參數(shù)變化 (p<0.05) 的部位以 * 標(biāo)示?？梢宰⒁獾?，最初出現(xiàn)的尖峰在所有研究部位（除頸部外）皆已置入后變得不太明顯或已經(jīng)完*消失。

圖 4.在置入之前和之后，在四個(gè)評估部位測得的酸蝕牙種植體測量結(jié)果的軸測代表性投影。顯示出了具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的形貌參數(shù)變化的部位以 * 標(biāo)示。

圖 5.測量剖面過程的不同視圖

共聚焦技術(shù)被成功運(yùn)用于這項(xiàng)研究中，用以研究牙種植體的表面形貌。這種無損測量技術(shù)能夠以高分辨率表征復(fù)雜的受威脅牙種植體上的不同位置。我們還進(jìn)行了定性和定量分析以評估表面改性。從本研究的各個(gè)組成部分可以得出以下主要觀點(diǎn)：

對于每個(gè)植入體系統(tǒng)（頸部、頂部、谷部和牙側(cè)），在不同的評估部位以及沿著每個(gè)部位的植入體，表面損傷都不相同。

所產(chǎn)生的界面比 (Sdr) 變化與材料體積變化 (Vm) 成正相關(guān)，且被認(rèn)為是最佳損傷指標(biāo)。

建議使用 ISO 25178 標(biāo)準(zhǔn)的功能體積參數(shù)，而不是歐洲報(bào)告 EUR 15178N 中定義的 Rk 系列參數(shù)，因?yàn)闀龅礁叩撵`敏度。

3D 光學(xué)輪廓儀 S neox（Sensofar，西班牙）已被證明是研究被置入骨骼之前和之后的牙種植體表面形貌的精確工具。而更先進(jìn)的工具，例如 S neox Five Axis，不僅可以實(shí)現(xiàn)更快、更自動化的高分辨率測量，還可以對整個(gè)牙種植體的形狀進(jìn)行 3D 重建，這對于磨損分析或進(jìn)一步研究的質(zhì)量控制可能是有意義的。