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种植义齿是以植入牙槽骨内的种植体作为支持、固位的基础来完成的一类缺牙修复体。种植义齿能够显著地提高咀嚼功能,不以损伤邻牙为代价并具有类似真牙的舒适感,为越来越多的患者熟知和接受。种植体骨结合理论认为理想的种植体应与骨组织紧密结合,形成由种植体、骨结合界面及牙槽骨组织组成的复合结构,以行使其功能。冲击载荷是动态载荷的一种,其特点是在短时间内产生较大冲量变化。当冲击载荷作用于骨内种植体时,载荷以应力波的形式通过种植体传递到种植体-骨结合界面及其周围牙槽骨组织内。当种植体-骨结合界面及其周围骨组织不能发生相应的组织形态改变来吸收和缓冲所承载的冲量时,将会造成结合界面的破坏和周围骨组织微结构的变化,骨组织出现损伤和改建。在骨改建过程中有许多细胞和分子的参与,其中骨细胞及其分泌的硬骨素起到重要作用。冲击损伤后种植体周围骨组织微结构出现改变,引起骨细胞周围的力学环境变化。骨细胞通过陷窝-小管系统感受到这种变化后,其分泌sclerostin的表达水平也发生改变。Sclerostin能够竞争性结合Wnt受体,抑制Wnt/β-catenin通路,抑制骨形成;增加成骨细胞RANKL的表达,促进RANK-RANKL结合,促进骨吸收。为了研究冲击损伤后种植体周围骨组织微结构的变化及sclerostin的表达,本研究在兔股骨髁远心端植入自制纯钛种植体,建立了适用于冲击加载的种植体实验动物模型,并在种植体上加载冲击载荷,研究包括种植体-骨结合界面和周围骨组织微结构变化在内的骨组织冲击损伤特征,分析载荷冲量与骨组织微结构变化的相关性,研究种植体周围骨组织冲击损伤与改建过程中sclerostin、β-catenin、rankl的表达变化,为承受冲击损伤的种植修复患者进行损伤评估和治疗提供理论依据。本研究包括以下三部分实验:1.种植体冲击损伤实验动物模型的建立将纯钛种植体植入兔股骨髁远心端骨组织,种植术后三个月,通过micro-ct扫描检测种植体-骨结合情况,在确定种植体稳定性后,利用落锤对实验组种植体施加不同的冲击载荷,通过组织标本观察及振动频率测定,研究种植体稳定性与骨组织损伤情况,从而建立起种植体冲击损伤实验动物模型。研究结果表明:冲击损伤后,种植体周围皮质骨无明显变化,种植体振动频率由8463.4±384.8hz下降至5111.5±100.9hz(p<0.05),种植体稳定性下降。通过此方法建立的冲击损伤实验动物模型,能够较好地反应出冲击载荷的大小与种植体周围骨组织损伤情况,实验结果为后续冲击损伤特征研究奠定基础。2.冲击损伤后种植体-骨结合界面与周围骨组织微结构的变化在不同时间点处死实验动物,取种植体及其周围骨组织,通过micro-ct组织重建与分析和硬组织切片vg、he染色,研究冲击损伤后种植体-骨结合界面及周围骨组织微结构的改变。研究结果表明:冲击载荷易造成种植体-骨结合界面的破坏,种植体周围骨组织也出现骨小梁断裂,排列紊乱,bv/tv由65.5±0.7%减小至42.0±2.8%(p<0.05),tb.th由0.28±0.01μm减小至0.20±0.01μm(p<0.05),tb.sp由0.15±0.01μm增大至0.26±0.01μm(p<0.05)。冲击载荷越大,骨组织损伤程度和微结构变化越显著。在冲击加载后14天内,骨组织主要呈现骨吸收;损伤后28天骨组织微结构逐渐恢复正常形态,骨结合重新形成。3.种植体周围骨组织冲击损伤与改建过程中分子表达的变化根据组织切片结果,在种植体周围损伤明显的区域提取骨组织,通过免疫荧光染色及rt-qpcr的方法,分别测定sclerostin、β-catenin及rankl的表达,研究sclerostin在骨组织冲击损伤和改建过程中的作用。研究结果表明:sclerostin在冲击损伤后出现表达增加,到14天达到最大值后逐渐下降,在第28天下降至正常水平。RANKL表达趋势与sclerostin表达呈正相关,β-catenin表达趋势与之呈负相关。研究结果说明sclerostin可能通过调控Wnt/β-catenin通路和RANKL/RANK通路,在骨组织冲击损伤与改建过程中调节骨形成与骨吸收。结论:1.冲击载荷易造成种植体-骨结合界面的破坏和周围骨组织的损伤。冲击加载后,种植体稳定性下降,种植体颈部皮质骨区域未发生明显的组织形态改变,但种植体-骨结合界面局部区域出现界面脱开、骨结合破坏,种植体周围骨小梁发生断裂,骨组织微结构发生改变。研究结果对于临床承受冲击损伤的种植修复患者进行损伤评估和后续治疗具有重要意义。2.冲击损伤后种植体周围骨组织微结构变化引起sclerostin表达改变,损伤与改建过程与sclerostin调控的Wnt/β-catenin通路和RANKL/RANK通路有关。后续实验可以将sclerostin作为生物力学的靶向分子,通过下调sclerostin的表达,分析sclerostin与Wnt/β-catenin通路和RANKL/RANK通路的关系,以揭示骨组织冲击损伤与改建的分子机制。