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种植牙历史悠久,为何现代成缺牙首选方案?

种植牙的历史是一部跨越数千年、融合了人类智慧、材料科学和生物医学工程的壮丽史诗,它从最初的简单尝试,经历了漫长而曲折的探索,最终在20世纪中叶迎来革命性突破,成为现代口腔修复的黄金标准。

种植牙历史悠久,为何现代成缺牙首选方案?-图1

以下是种植牙发展的主要历史阶段和里程碑事件:

古代与中世纪:早期尝试与探索 (公元前数千年 - 18世纪)

  • 古文明时期 (公元前约2500年 - 公元后):
    • 古埃及: 考古发现,古埃及人曾尝试使用黄金、象牙、石块或动物牙齿(如牛牙)作为牙根植入颌骨,用金丝或金线固定,这些尝试更多是象征性的或用于修复外观,缺乏科学依据,成功率极低,且没有骨结合的概念。
    • 古中国: 公元前2000年左右的甲骨文记载了口腔疾病的治疗,有文献提到用竹片、象牙或兽骨制作假牙,但用于直接植入颌骨的记载较少。
    • 古罗马: 有使用铁钉、动物骨头或牙齿替代缺失牙的记载,但同样缺乏生物相容性和骨结合的考虑,效果不佳。
    • 玛雅文明: 考古发现玛雅人曾使用贝壳(如珠母贝) 制成类似牙钉的形状,植入颌骨缺损处,令人惊讶的是,一些研究发现这些植入体周围有新骨形成的迹象,可能是人类最早观察到的类似骨结合的现象(尽管当时不理解其原理)。
  • 中世纪至文艺复兴 (公元5世纪 - 17世纪):
    • 欧洲出现了使用动物牙齿(如牛、羊、猪牙)或异体牙(人牙) 制成的假牙,通常用金、银或丝线固定在邻牙上或用基托覆盖,这些是活动义齿的雏形,并非真正意义上的“种植”。
    • 也有尝试将金属钉(如铁、金) 直接植入牙槽窝的记录,但几乎没有成功的案例报告,感染和排异反应是主要问题。

近代科学奠基期:材料与理论的探索 (18世纪 - 20世纪中叶)

  • 18世纪 - 19世纪初:
    • Pierre Fauchard (1678-1761): 被誉为“现代牙科之父”,在其著作中描述了使用动物牙齿和异体牙进行修复的方法,并尝试用金钉固定假牙,但效果不佳。
    • John Hunter (1728-1793): 英国外科医生,在《人类牙齿的自然史》中详细描述了牙齿的结构和替换方法,他进行了一项著名的实验:将一颗人牙植入公鸡的冠突骨(类似下颌骨),发现牙根周围有骨组织包裹,这可能是最早对骨结合现象的科学观察之一,为后来的研究奠定了理论基础。
  • 19世纪:
    • 黄金时代: 黄金因其良好的延展性和抗腐蚀性,成为当时最受欢迎的种植材料,许多医生尝试用纯金或金合金制成各种形状的种植体植入颌骨。
    • 关键人物:
      • Alfred R. G. Hunter (1843-1917): 美国牙医,在1867年获得了第一个种植牙的专利(使用金螺钉),他进行了大量尝试,但长期成功率很低。
      • J. Maggiolo (1847-1927): 法国牙医,在1887年报告了使用白金和铱合金制成的种植体植入案例,并提出了种植体需要“生物固定”的概念。
      • William H. Harris (1885-1960): 美国牙医,在20世纪初尝试使用钴铬合金钼合金种植体,并强调手术技术和无菌操作的重要性。
    • 主要问题: 这些尝试都缺乏对骨结合的理解,种植体与骨组织之间形成的是纤维包裹(纤维骨性结合),而非直接的骨性结合,这导致种植体松动、脱落率高,且容易引发感染和炎症(种植体周围炎),材料生物相容性差、手术创伤大、缺乏有效抗生素也是失败的重要原因。

革命性突破:骨结合理论与现代种植牙的诞生 (20世纪中叶 - 20世纪末)

  • 理论基础:骨结合
    • Per-Ingvar Brånemark (1905-2000): 瑞典骨科医生、科学家,是现代种植牙之父,他在1950年代初进行一项关于骨髓微循环的实验时,使用纯钛制成的显微镜观察室(称为“钛室”)植入兔子的胫骨和股骨,实验结束后,他惊讶地发现钛室无法取出——它已经与周围的骨组织牢固地融合在一起,形成了直接的结构性连接,他将这种现象命名为“Osseointegration”(骨结合)
    • 骨结合的定义: 指在光学显微镜下,活的骨组织与负载的种植体表面之间形成直接的、功能性的结构连接,中间没有软组织介入。
  • 临床应用与推广:
    • Branemark的坚持: Branemark意识到这一发现的巨大潜力,尽管最初遭到许多同行的质疑和反对(认为钛在体内是惰性的,不可能与骨结合)。
    • 首次人体应用: 1965年,Branemark团队为一位全口无牙颌的病人植入了第一颗纯钛螺旋形种植体(称为“Brånemark种植系统”),这次尝试取得了巨大成功,病人种植体稳定,成功戴上了义齿。
    • 系统化研究: Branemark团队进行了系统性的动物实验和临床研究,证明了钛种植体在人体内实现长期稳定的骨结合是可行的。
    • 艰难推广: 最初,这一技术在瑞典本土也推广缓慢,直到1977年,在瑞士成功进行了首例上颌窦提升术并配合种植体植入后,种植牙技术才逐渐被国际牙科界接受和认可。
  • 技术发展与成熟:
    • 材料革新: 纯钛(尤其是四级纯钛)因其优异的生物相容性、机械强度和耐腐蚀性,成为种植体的金标准,后来发展出钛合金(如Ti-6Al-4V)以增加强度。
    • 表面处理技术: 为促进骨结合,种植体表面处理技术不断进步:
      • 喷砂酸蚀: 创造微观粗糙表面,增加表面积和骨细胞附着点。
      • 羟基磷灰石涂层: 在钛表面涂覆与骨矿物质成分相似的HA,促进早期骨结合(但长期稳定性存在争议)。
      • 阳极氧化、钛浆喷涂等: 进一步优化表面性能。
    • 种植体设计优化: 从最初的简单螺旋形,发展到各种形态(如锥形、柱状、根形)、螺纹设计(增加初期稳定性)、平台转移设计(减少边缘骨吸收)等。
    • 外科技术进步: 如引导骨再生技术、上颌窦提升术、即刻种植/即刻负重技术的成熟,大大拓展了种植适应症并缩短了治疗周期。
    • 修复技术发展: 从早期的粘固固位发展到更灵活、更易清洁的螺丝固位;从单一基台发展到个性化基台;CAD/CAM技术的应用使修复体制作更精准高效。

当代发展:数字化、微创与精准化 (21世纪至今)

  • 数字化种植:
    • CBCT: 锥形束CT提供高精度三维颌骨影像,是术前评估、方案设计和手术导航的基础。
    • 口内扫描: 取代传统取模,快速获取精准的数字化牙列模型。
    • CAD/CAM种植导板: 利用CBCT数据和口扫数据,在计算机上设计手术方案并制作3D打印或激光切割的手术导板,实现微创、精准、可预测的种植体植入。
    • 数字化修复: 基于口扫数据设计并制作种植体上部结构(牙冠、桥),实现全程数字化流程。
  • 微创与舒适化:
    • 微创拔牙技术: 减少拔牙创伤,为保存拔牙位点骨量创造条件。
    • 微创种植技术: 在导板辅助下,手术切口更小,翻瓣更少甚至不翻瓣,术后肿胀疼痛显著减轻。
    • 无痛麻醉技术: 计算机控制的无痛麻醉仪提升患者舒适度。
  • 新材料与新理念:
    • 锆基种植体: 因其优异的美学性能(全瓷色)、生物相容性和无金属离子释放风险,在美学区种植中应用增多。
    • 3D打印种植体: 利用增材制造技术,可根据患者颌骨情况个性化定制种植体形态和结构。
    • 表面生物活化: 研究在种植体表面引入生物活性分子(如生长因子、肽),主动引导骨再生。
    • 种植体周围炎防治: 对种植体周围炎的病因、预防和治疗研究深入,强调维护的重要性。
  • 适应症拓展: 从最初的单颗牙缺失,发展到全口无牙颌的All-on-4/6即刻负重技术,甚至针对严重骨缺损的复杂病例。

种植牙的历史是一部从盲目尝试科学认知,从材料摸索精准设计,从创伤手术微创舒适的进化史。骨结合理论的发现和纯钛材料的成功应用是划时代的转折点,奠定了现代种植牙的基石,进入21世纪,数字化技术的融入则引领种植牙进入了精准化、个性化、微创化的新时代,种植牙已成为修复牙齿缺失最可靠、最接近天然牙功能的治疗方式,其发展仍在继续,朝着更高效、更舒适、更普及的方向不断迈进。

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