Tích hợp xương trong cấy ghép nha khoa

Bài viết trình bày khái niệm tích hợp xương trong cấy ghép nha khoa; quá trình lành thương và quá trình sửa chữa và tái cấu trúc mô; quá trình lành thương quanh Implant. Để nắm chi tiết nội dung nghiên cứu mời các bạn cùng tham khảo bài viết.

TÍCH HỢP XƯƠNG TRONG CẤY GHÉP NHA KHOA

Hoàng Đạo Bảo Trâm

Đại học Y Dược thành phố Hồ Chí Minh

Khái niệm tích hợp xương trong cấy ghép nha khoa

Vào những năm 1960, Bränemark và cộng

sự nghiên cứu về quá trình lành thương của các tổn thương xương do chấn thương Trong một thực nghiệm, một tấm titan nguyên chất được đặt vào xương chày của thỏ Khi cố gắng rút bỏ tấm titan, các nhà nghiên cứu thấy rằng tấm kim loại đã sáp nhập với mô xương;

qua quan sát hiển vi, có thể thấy trên nhiều vị trí, mô xương calci hóa đã dính sát vào bề mặt titan Bränemark và cộng sự nhận thấy có thể đạt được một tình trạng tiếp xúc trực tiếp giữa xương haver của cơ thể sống với một implant hoạt động chức năng, hiện tượng này được gọi là “sự tích hợp xương”

(osseointe gration) Có thể coi đây là một ngẫu nhiên may mắn đưa tới sự ra đời của implant nha khoa dạng vít bằng titan hiện đại

Theo Bränemark (1985), tích hợp xương với implant có thể được định nghĩa là “một mối liên kết trực tiếp về cấu trúc và chức năng giữa xương của cơ thể sống đã được tái cấu trúc và bề mặt implant chịu lực chức năng“

Quan sát của Hansson và cộng sự qua hiển vi điện tử quét cho thấy sự hiện diện của các sợi collagen và một lớp glycoprotein calci hóa một phần tại giao diện titan - xương [1] Xương có

ái lực đặc biệt với titan, do đó có tiềm năng tái tạo xương tốt quanh implant Tuy vậy, tiếp xúc xương - implant không đồng nhất Chất lượng

của sự tiếp hợp xương phụ thuộc tỷ lệ phần trăm diện tiếp xúc trực tiếp xương - implant đạt được Trên lâm sàng, tích hợp xương được thể hiện như một hiện tượng dính khớp (ankylose), tạo sự ổn định cho implant, và có thể quan sát được được bằng hình ảnh tia X

Hai quá trình chính trong tích hợp xương là:

(1) quá trình lành thương, và (2) quá trình sửa chữa và tái cấu trúc xương

Quá trình lành thương và quá trình sửa chữa và tái cấu trúc mô

Khi một implant được đặt trong xương, khoảng 1 mm xương kế cận bị chết Đa số các tác giả thống nhất về hai giai đoạn của quá trình sinh học sau khi đặt implant:

- Quá trình lành thương: diễn ra trong giai đoạn đầu, xương mới sinh thay thế mô xương chết quanh implant Xương mới sinh là xương chưa trưởng thành, dạng bè, do vậy ít có khả năng chịu lực

- Quá trình sửa chữa và tái cấu trúc xương: diễn ra sau khi quá trình lành thương

đã hoàn thành, kéo dài trong nhiều tháng

Thời gian để tạo thành xương đặc tại giao diện xương-implant là khoảng 18 tuần

Song song với quá trình tạo xương mới, xương chết cũng được loại bỏ dần nhờ hoạt động của các tế bào hủy xương Ở cuối giai đoạn lành thương, các quan sát qua thiết bị hiển vi quang học cho thấy đã có sự hiện diện của xương vỏ quanh implant và có diện tiếp xúc trực tiếp với implant Quá trình tái cấu trúc xương quanh implant khác với quá trình tái cấu trúc xương vỏ thông thường ở đặc điểm về hướng của các ống xương thứ cấp: quanh

Địa chỉ liên hệ: Hoàng Đạo Bảo Trâm, Đại học Y Dược Thành phố Hồ Chí Minh

Email: hoangdaobaotram@gmail.com Ngày nhận: 24/4/2013

Ngày được chấp thuận: 30/10/2013

implant, các ống xương có xu hướng vuông góc

với trục xương, thay vì song song với trục này

Như vậy, quá trình tích hợp xương đòi hỏi

hoạt động tái cấu trúc liên tục xương ở giao

diện và xương nâng đỡ lân cận Quá trình tái

cấu trúc xương diễn ra bao gồm các pha tiêu

xương và lắng đọng xương diễn ra xen kẽ

nhau Do không thể tách bạch giữa hai quá

trình nêu trên, diễn tiến sau khi đặt implant

được gọi dưới tên chung là “lành thương“

Trong điều kiện lý tưởng, quá trình lành

thương không tạo sẹo Ngay cả khi quá trình

sửa chữa bị rối loạn, quá trình lành sẹo không

diễn ra hoặc diễn ra không đầy đủ, xương chết

vẫn có khả năng chịu được những lực nhất

định và có thể tham gia thực hiện chức năng

Sự hiện diện của mô liên kết sợi xen giữa

xương và implant đồng nghĩa với thất bại

Các điều kiện cần thiết để đạt được một

tình trạng sửa chữa xương tốt là:

- Có sự hiện diện của các tế bào cần thiết;

- Có sự nuôi dưỡng tế bào tốt;

- Có kích thích thích hợp cho quá trình sửa

chữa xương diễn ra

Khi implant ở trạng thái chức năng, xương

vỏ được hình thành trong một thời gian dài

hơn, khắp xung quanh implant

Nghiên cứu các quá trình lành thương

khác nhau cho thấy dù tổn thương xương

thuộc dạng nào (gãy xương, ghép xương, hay

khoan đặt implant) và dù xương dạng gì, cơ

chế lành thương và sơ đồ diễn tiến các giai

đoạn lành thương cũng tương tự nhau Xương

tạo ra xung quanh một implant dạng vít và xâm

nhập vào bề mặt lỗ rỗ của implant có bề mặt

nhám đều giống xương tạo ra khi không có

implant, cả về chất lượng và số lượng

Tỷ lệ phần trăm diện tiếp xúc xương

-implant phụ thuộc tình trạng bề mặt -implant,

vật liệu và hình dạng implant, chất lượng xương,

kỹ thuật phẫu thuật, thời gian lành thương

Các yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình lành thương:

- Yếu tố liên quan đến người nhận: yếu tố toàn thân, yếu tố nguy cơ, yếu tố tại chỗ

- Yếu tố liên quan đến implant: tính tương hợp sinh học của vật liệu implant, hình dạng implant, đặc điểm bề mặt implant

- Quy trình phẫu thuật và phục hình

Quá trình lành thương quanh implant

Từ những năm 80 của thế kỷ trước tới nay, các đặc điểm sinh học và cơ học của cấy ghép implant dạng vít làm từ titan đã được tập trung nghiên cứu nhằm cải thiện chất lượng tích hợp xương và nâng cao tỷ lệ thành công lâu dài Những khía cạnh quan trọng đối với tích hợp xương của implant gồm: sự dung nạp

sơ khởi, quy trình phẫu thuật với sang chấn tối thiểu, và khả năng bám dính trực tiếp của implant vào xương

Lỗ khoan xương tương tự như một vết thương xương thông thường “Mô“ xuất hiện đầu tiên trên bề mặt implant là cục máu đông,

có tiểu cầu và fibrine, sau đó có phản ứng viêm Ngay từ ngày đầu đặt implant, có thể thấy các tế bào trung mô và các tiền nguyên bào xương bám lên bề mặt implant, bao phủ bởi một lớp calci hóa không sợi của mô dạng xương Vài ngày sau, xương lưới, rồi xương

bè sửa chữa xuất hiện ở khoảng giữa implant

và xương và xác định khoảng tủy xương giàu mạch máu và tế bào trung mô

Quá trình tạo xương lưới nhanh chóng xây dựng sự liên tục của giao diện xương - implant, mặc dù khả năng cơ học của loại xương này thấp hơn xương lá, do các sợi collagen có hướng bất định Khi các bè xương mới được hình thành trên bề mặt implant, một neo chặn sinh học được tạo ra, thêm vào sự

cố định cơ học đạt được khi đặt implant Lực

tháo implant với các dạng bề mặt khác nhau đều lớn hơn rất nhiều lực đặt implant [2] Quá trình sinh xương quanh implant có thể đi từ xương tới bề mặt implant (sinh xương từ xa) hoặc/và từ bề mặt implant tới xương (sinh xương tiếp xúc) [3; 4] Sinh xương tiếp xúc có tốc độ nhanh hơn 30% [5] và tham gia nhiều hơn vào sự cố định sinh học của implant Quá trình tạo xương trên một bề mặt ban đầu không

có xương được gọi là tạo xương mới [4]

Xương lưới biến đổi dần dần và thay thế bởi xương lá là loại xương có mức độ khoáng hóa cao Ba tháng sau khi đặt, có thể thấy một kết cấu khuôn xương hỗn hợp (xương lưới và xương lá) quanh implant Ti [6] Quá trình tạo xương tiến triển dần dần và tạo một sự cố định

sinh học cho implant trong xương sửa chữa bằng sự tiếp xúc trực tiếp

Nhiều thực nghiệm được tiến hành để tìm hiểu về diễn tiến của quá trình lành thương sau đặt implant, hai thực nghiệm của Berglundh và của Büchter được tóm tắt dưới đây có thể giúp chúng ta hình dung rõ hơn về quá trình này

Thực nghiệm của Berglundh [7]

Thực nghiệm khảo sát các pha của giai đoạn lành thương trong quá trình tích hợp xương 160 implant được đặt trên 20 con chó (chia thành 4 nhóm) Các implant này có hình dạng tương tự implant ITI, làm bằng vật liệu titan IV (CPT - IV), kích thước 4,1 x 10mm

Hình 1 Implant dùng trong nghiên cứu Hình 2 Ngăn lành thương

a) đường ren; b) ngăn trong

Khảo sát hiển vi ngăn lành thương (hình 2) trên tiêu bản không khử khoáng và khử khoáng được thực hiện vào các thời điểm 2 giờ, 4 giờ, 1, 2, 4, 6, 8, và 12 tuần sau khi đặt

Kết quả: Không có implant nào lung lay

trên lâm sàng; các dấu hiệu viêm rất nhẹ trong những tuần đầu, không thấy hiện tượng nhiễm khuẩn trong các giai đoạn quan sát ở bất cứ implant nào

Ngày 0 (hai giờ sau khi đặt): Đường ren tiếp xúc sát với mô xương Trên tiêu bản khử khoáng, có thể thấy nhiều loại tế bào như

hồng cầu, bạch cầu trung tính và đại thực bào nằm trong lưới sợi

Ngày 4: Cục máu đông được thay thế bởi

mô chứa các tế bào dạng nguyên bào sợi bao quanh các cấu trúc mạch máu Tại mô mới sinh ngay sát bề mặt titan, các khối tế bào nằm trong lưới sợi, ít tế bào viêm Xa hơn, tại vùng trung tâm của ngăn lành thương, nhiều tế bào viêm bao quanh các cấu trúc mạch máu trong mô mềm mới được tạo ra Thấy được các tế bào hủy xương trên

bề mặt tiêu bản

Một tuần: khuôn hữu cơ mới và xương

woven mới sinh xâm nhập ngăn lành thương

Khuôn hữu cơ giàu sợi collagen và cấu trúc

mạch máu tân sinh, rải rác tế bào viêm Các

nguyên bào xương hiện diện tại các bè xương woven, và các tế bào hủy xương có mặt ở vùng xương mới sinh

Hình 3 Ngăn lành thương ở thời điểm 1 tuần

Tiêu bản không khử khoáng x 40

Dấu hiệu đầu tiên của sự tạo xương - Xương xốp nguyên phát (xương bè và xương woven)

bao quanh các vùng đơn vị được cấp máu và trên bề mặt SLA

Hai tuần: xương mới sinh phát triển và lấp đầy dần ngăn lành thương Đã có thể thấy sự tái

cấu trúc xương với hai biểu hiện tiêu xương và lắng đọng xương

Hình 4 Ngăn lành thương sau 2 tuần

Tiêu bản không khử khoáng:

a) x 16 - xương lưới bao xung quanh implant

b) x 100 - Mô khoáng hóa mới sinh (vết sẫm màu) gặp xương cũ và phủ lên bề mặt SLA Các

mũi tên chỉ các vùng tái cấu trúc trong xương cũ

Hình 5 Ngăn lành thương sau 2 tuần

Tiêu bản khử khoáng a) x 100 - Xương khoáng hóa phủ toàn bộ bề mặt SLA

b) x 200 - Xương lưới nối tiếp xương cũ (tạo xương nhờ lắng đọng), xương mới sinh cũng xuất hiện trên bề mặt SLA, là vị trí xa xương cũ

c) x 400 - Tế bào hình thoi và sợi collagen hiện diện quanh các mạch máu

Bốn tuần (hình 6): tiếp tục tái cấu trúc xương

Sáu tuần (hình 7a): thần lớn các ngăn lành thương đã được lấp đầy xương (a) Mô kéo dài từ

xương cũ có đặc điểm của xương woven hoặc xương lá hay xương sợi song song Phần lớn xương mới sinh có các ống xương sơ cấp và thứ cấp, cũng tiếp xúc sát với bề mặt implant

Sau 8 đến 12 tuần (hình 7b, hình 7c): xương xâm chiếm ngăn lành thương được bao quanh bởi xương tủy chứa các tế bào mỡ, mạch máu, sợi collagen và ít bạch cầu đơn nhân

Hình 6 Ngăn lành thương ở thời điểm 4 tuần

Tiêu bản không khử khoáng a) x 50 - Các vệt sẫm là xương mới sinh, trải dài từ bề mặt cắt tới ngăn lành thương

b) x 100 - Phần khoáng hóa của xương nguyên thủy tiếp xúc với bề mặt SLA

c) x 100 - Quá trình tái cấu trúc xương diễn ra tại vùng lân cận đường ren và tại cả xương cũ

Hình 7 Ngăn lành thương ở thời điểm 6, 8 và 12 tuần

a) Sáu tuần, tiêu bản khử khoáng x 200 - ngăn lành thương bao gồm hỗn hợp xương woven,

xương lá và xương sợi song song

b) Tám tuần, tiêu bản không khử khoáng x100 - ngăn lành thương được lấp đầy bởi xương đã

trưởng thành, xương tủy tiếp xúc với bề mặt SLA

Các tiêu bản không khử khoáng cho phép

quan sát trực tiếp cấu trúc, trong khi đó các

tiêu bản khử khoáng cho phép phân tích cụ

thể hơn các sự kiện liên quan đến quá trình

cấu trúc và tái cấu trúc xương

Ban đầu, ngăn lành thương được lấp đầy

bởi cục máu đông và mô hạt, sau vài ngày,

các thành phần này được thay thế bởi một

khuôn sợi và các tế bào trung mô Quá trình

tạo xương bắt đầu ngay trong tuần đầu tiên

Xương mới sinh liên tục với xương cũ (tạo

xương nhờ lắng đọng hoặc sinh xương từ

xa), nhưng xương lưới cũng được thấy trên

bề mặt SLA, xa xương cũ (sinh xương theo

cơ chế tiếp xúc) [3] Xương xốp nguyên phát

này bao gồm các bè xương woven, trong các

tuần tiếp theo sẽ được thay thế bởi xương

trưởng thành

Thực nghiệm của Buchter [8]: bốn mươi

implant dạng chóp vặn vít được đặt (kỹ thuật

xuyên một bên vỏ xương) trên tám heo con

Phản ứng tại giao diện xương -implant được

đánh giá bằng test tháo (RTV), phân tích tần

số âm (RFM), mô học, mô học hình thái trắc

đồ và hiển vi điện tử quét

Suốt thời gian theo dõi, tất cả các implant đều không lung lay và không có dấu hiệu nhiễm khuẩn Không có khác biệt có ý nghĩa

về lực tháo giữa ngày 7 (390,00 ± 148,32 Nmm) và ngày 28 (300,00 ± 69,22 Nmm) Tần

số âm ổn định theo thời gian, [(6029 ± 458 Hz

và 6057 ± 423Hz) sau khi đặt, (6257 ± 229 Hz) vào ngày 7 và (5885 ± 367 Hz) vào ngày 28], thể hiện tình trạng ổn định sơ khởi tốt và

ổn định ở tất cả các implant theo thời gian

Khảo sát hiển vi điện tử quét ở ngày 28 cho thấy tình trạng tích hợp xương tốt: có sự tiếp xúc mật thiết của xương mới suốt chiều dài Xương mới có cấu trúc của mô xương (hình 8) Tỷ lệ tiếp xúc xương - implant đạt 35,8 ± 7,2% ở ngày 7 và 46,3 ± 17,7% ở ngày 28, khác biệt không có ý nghĩa Độ cứng chắc của implant tương ứng ở ngày 7

là (0,3992 ± 0,063), cao hơn so với ngày 28 (0,2648 ± 0,0257), tuy nhiên khác biệt cũng không có ý nghĩa

Hình 8 Cấu trúc xương lá ở thời điểm 28 ngày

Hiển vi huỳnh quang không đánh dấu - (a) x40 và (b) x 60 Quan sát hiển vi cho thấy có sự tích hợp

giữa implant và mô xương xung quanh Có tiếp xúc trực tiếp giữa bề mặt implant và xương ngay sau khi đặt và trong thời gian theo dõi thực nghiệm Tình trạng ổn định sơ khởi đạt được ngay sau khi đặt và ở các thời điểm đánh giá tiếp theo

Các đặc tính đại thể và đặc biệt là vi thể của bề mặt implant giữ một vai trò quan trọng đối với sự lành thương xương Chúng được coi là các yếu tố quyết định chủ yếu đối với sự tích hợp xương [9; 10] Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để có thể tìm hiểu sâu hơn các đặc điểm của quá trình lành thương với những bề mặt implant có đặc tính khác nhau [11; 12; 13]

Tích hợp xương là yếu tố quyết định đối với thành công lâu dài của implant nha khoa

Hình dạng implant, thành phần, tính chất, hình thái vi thể bề mặt implant đều là những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lành thương quanh implant [14,15] Bên cạnh đó, kế hoạch điều trị lâm sàng thích hợp cũng là yếu tố chìa khóa

để dẫn tới thành công

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Hansson H.A., Albrektsson T., Bränemark P.I et al (1983) Structural aspects

of the interface between tissue and titanium

implants J Prosthet Dent 50(1), 108 - 113

2 Buser D., Nydegger T., Hirt H.P et al (1998) Removal torque values of titanium

implants in the maxilla of miniature pigs Int J

Oral Maxillofac Implants, 13(5), 611 - 619

3 Davies J.E (1998) Mechanisms of

en-dosseous integration Int J Prosthodont 11(5),

391 - 401

4 Davies J.E (2003) Understanding

peri-implant endosseous healing J Dent Educ, 67

(8), 932 - 949

5 Puleo D.A., Nanci A (1999)

Understanding and controlling the

bone-implant interface Biomaterials 20(23-24),

2311 - 2321

6 Giavaresi G., Fini M., Cigada A et

al (2003) Histomorphometric and

microhard-ness assessments of sheep cortical bone rounding titanium implants with different

sur-face treatments J Biomed Mater Res, A67(1),

112 - 120

7 Berglundh T., Abrahamsson I., Lang N.P et al (2003) De novo alveolar bone

for-mation adjacent to endosseous implants - A

model study in the dog Clinical Oral Implants

Research, 14(3), 251

8 Büchter A., Joo U., Wiesmann H.P et

al (2006) Biological and biomechanical

evaluation of interface reaction at conical

screw-type implants Head Face Med, 2, 5

9 Carlsson L., Röstlund T., Albrektsson

B (1986) Osseointegration of titanium

implants Acta Orthop Scand, 57(4), 285 - 289

10 Skalak R (1986) Osseointegration

biomechanics J Oral Implantol, 12(3), 350 - 356

11 Buser D., Weber H.P., Brägger U et

al (1991) Tissue integration of one-stage ITI

implants: 3-year results of a longitudinal study

with Hollow - Cylinder and Hollow-Screw

implants Int J Oral Maxillofac Implants, 6(4),

405 - 412

12 Hazan R., Brener R., Oron U et al

(1993) Bone growth to metal implants is

regulated by their surface chemical properties

Biomaterials, 14(8), 570 - 574

13 Weinlaender M., Kenney E.B., Lekovic V et al (1992) Histomorphometry of

bone apposition around three types of

endos-seous dental implants Int J Oral Maxillofac

Implants, 7(4), 491 - 496

14 Pilliar R.M (1998) Overview of surface

variability of metallic endosseous dental im-plants: textured and porous surface-structured

designs Implant Dent, 7(4), 305 - 314

15 Wennerberg A., Albrektsson T (2009) Effects of titanium surface topography

on bone integration: a systematic review

Clini-cal Oral Implants Research 20(4), 172 - 184