Tích hợp xương là gì?

1. Giới thiệu

Gờ xương mất răng khi lành thương thường được bao phủ bởi niêm mạc nhai dày khoảng 2–3mm. Niêm mạc nhai bao gồm một mô liên kết giàu nguyên bào sợi và sợi collagen được gắn chặt vào xương qua màng xương, được bao phủ bởi biểu mô miệng sừng hóa. Các thành bên ngoài của sườn mất răng – là các tấm xương vỏ, bao gồm các phiến xương bao quanh xương xốp. Tủy xương chứa nhiều cấu trúc mạch máu cũng như tế bào mỡ và tế bào tiền thân đa năng. Các hệ thống implant khác nhau đã được sử dụng để thay thế răng bị mất, bao gồm implant dưới màng xương, implant trong xương với bao xơ và implant trong xương tiếp xúc trực tiếp với xương (tích hợp xương).

Một định nghĩa về tích hợp xương (thuật ngữ do Brånemark và cộng sự đề xuất ban đầu [1969]) được cung cấp bởi Albrektsson và cộng sự (1981), người đã gợi ý rằng đây là “sự kết nối trực tiếp về chức năng và cấu trúc giữa xương sống và bề mặt của một implant chịu lực”. Một định nghĩa khác được cung cấp bởi Zarb và Albrektsson (1991), người đã đề xuất rằng tích hợp xương là “một quá trình nhờ đó đạt được và duy trì sự cố định cứng không có triệu chứng lâm sàng của các vật liệu tổng hợp trong xương, trong quá trình chịu tải chức năng”. Schroeder và cộng sự (1976, 1981, 1995) đã sử dụng thuật ngữ “chứng cứng khớp chức năng” để mô tả sự cố định cứng chắc của implant vào xương hàm, và tuyên bố rằng “xương mới nằm trực tiếp trên bề mặt implant, với điều kiện là các quy tắc đặt implant không sang chấn được thực hiện và implant có sự ổn định ban đầu”.

Do đó, để có được các điều kiện thích hợp cho quá trình tích hợp xương (hoặc cứng khớp chức năng), implant phải thể hiện sự cố định ban đầu thích hợp (độ ổn định ban đầu). Sự ổn định ban đầu hoặc nguyên phát này là kết quả của sự tiếp xúc hoặc ma sát được thiết lập giữa xương khoáng hóa (thường là xương vỏ) tại vị trí nhận và implant.

2. Đặt implant

2.1. Tổn thương mô

Nguyên tắc cơ bản: Quy trình phẫu thuật càng ít chấn thương và tổn thương mô ở vị trí nhận trong quá trình đặt implant thì quá trình hình thành xương mới trên bề mặt implant càng nhanh. Các bước khác nhau được sử dụng khi đặt implant, chẳng hạn như (1) rạch niêm mạc, thường nhưng không phải lúc nào cũng theo sau là (2) lật vạt lên và tách màng xương khỏi xương, (3) chuẩn bị lỗ cắm implant trong xương vỏ và xương xốp, và (4) đưa implant vào lỗ này, gây ra một loạt va chạm cơ học và tổn thương cho cả niêm mạc và mô xương. Vật chủ phản ứng với tổn thương này bằng phản ứng viêm, mục tiêu chính là loại bỏ các phần mô bị tổn thương và chuẩn bị vị trí để tái tạo hoặc sửa chữa. Ngoài tổn thương mô cứng được mô tả ở trên, cần phải thêm hiệu ứng của cái gọi là “press fit”, đó là khi implant được đưa vào có đường kính rộng hơn một chút so với lỗ đã sửa soạn. Trong những tình huống như vậy, (1) mô xương đã khoáng hóa xung quanh implant bị nén lại và tạo ra một loạt các vết nứt nhỏ, (2) các mạch máu, đặc biệt là ở phần xương vỏ sẽ bị sụp xuống, (3) dinh dưỡng cho xương ở phần này bị tổn hại, và (4) các mô bị ảnh hưởng thường không còn sức sống.

Tuy nhiên, tổn thương đối với các mô mềm và mô cứng của vị trí nhận cũng bắt đầu quá trình lành thương mà cuối cùng đảm bảo rằng (1) implant trở nên “cứng khớp” với xương, tức là được tích hợp xương, và (2) một niêm mạc bám dính mỏng (xem Chương 4) được thiết lập và một mô mềm được hình thành để bảo vệ mô xương khỏi các chất trong khoang miệng.

2.2. Lành thương

Việc lành thương xương sau implant là một quá trình phức tạp, liên quan đến các sự kiện khác nhau ở các khu vực khác nhau của vùng phẫu thuật.

Trong vỏ xương, mô khoáng hóa không còn sống phải được loại bỏ (tiêu) trước khi xương mới có thể hình thành. Mặt khác, trong khoang xốp của vị trí nhận, tổn thương do phẫu thuật gây ra (chuẩn bị lỗ và đặt implant) chủ yếu dẫn đến tổn thương mô mềm (tủy) ban đầu liên quan đến chảy máu cục bộ và cục máu đông (coagulum) hình thành. Máu đông dần dần được tái hấp thu và được thay thế bằng mô hạt. Điều này có liên quan đến sự phát triển của mạch máu, bạch cầu và tế bào trung mô từ thành của lỗ khoan đã sửa soạn. Do sự di chuyển liên tục của các tế bào trung mô từ tủy xung quanh, đến lượt mô hạt được thay thế bằng mô liên kết mềm tạm thời (ma trận tạm thời) và cuối cùng bằng xương. Trong xương, sự lắng đọng của các tinh thể hydroxyapatite sẽ xảy ra trong mạng lưới collagen xung quanh các cấu trúc mạch máu mới hình thành. Bằng cách này, xương non chưa trưởng thành được hình thành và quá trình tích hợp xương diễn ra tuần tự.

2.3. Implant cắt và không cắt

Mặc dù ngày nay, các vật liệu implant khác nhau như hợp kim titan và zirconia đã có sẵn trên thị trường, nhưng chương này chỉ thảo luận về các vật liệu implant hình vít làm bằng c.p.titan. Thiết kế của implant và quy trình đặt có thể ảnh hưởng đến tốc độ của quá trình tích hợp xương.

Implant “không cắt” (Hình 5-1) yêu cầu xử lý tỉ mỉ vị trí nhận, bao gồm cả việc chuẩn bị rãnh (ren) tiêu chuẩn ở bên trong mô cứng. Rãnh này được chuẩn bị (cắt trước) bằng cách sử dụng mũi ren được lắp với các lưỡi cắt (Hình 5‑2).

Implant “không cắt” thường được thiết kế dưới dạng hình trụ với phần đế “chóp” tròn. Mũi khoan pilot và mũi khoan twist có kích thước tăng dần được sử dụng để chuẩn bị vị trí nhận đến đường kính cuối cùng tương ứng với đường kính của thân implant. Trên bề mặt trụ, implant được thiết kế bước ren helix‐shaped, giúp tăng tổng đường kính của implant. Implant và lỗ được chuẩn bị trong các mô cứng của vị trí nhận trở nên đồng nhất. Khi implant được đặt, ren trên implant sẽ bắt và đi theo đường xoắn ốc trên thành của lỗ khoan và do đó dẫn hướng implant với một lực tối thiểu vào vị trí đã chuẩn bị sẵn (Hình 5‑1 ). Sự cố định ban đầu thích hợp (độ ổn định) của implant đạt được nhờ diện tích tiếp xúc lớn đạt được giữa implant và thành xương trong khoang xương vỏ của vị trí nhận (Hình 5-1). Trong quá trình chuẩn bị và đặt implant, bè xương trong khoang xốp rõ ràng đã bị đẩy lệch vào trong tủy xương. Các mạch máu trong khoang tủy bị cắt đứt, chảy máu bắt đầu và cục máu đông hình thành (Hình 5-2).

Sau 16 tuần lành thương (Hình 5-3), các phần rìa của implant “không cắt” được bao quanh bởi xương phiến dày đặc tiếp xúc trực tiếp với bề mặt thô ráp của implant. Ngoài ra, ở phần chóp của implant, có thể nhìn thấy một lớp xương trưởng thành mỏng tiếp xúc với bề mặt implant và tách implant titan ra khỏi tủy xương.

Implant cắt hoặc tự ren được thiết kế với các cạnh cắt được đặt ở phần “chóp”. Các ren của implant được tạo trong quá trình sản xuất bằng cách cắt một rãnh liên tục vào trụ titan. Khi implant tự cắt được đặt, vị trí nhận được chuẩn bị bằng mũi khoan pilot và mũi khoan twist để tạo lỗ, có thể có đường kính cuối cùng nhỏ hơn một chút. Trong khi đưa vào, các cạnh cắt ở phần “chóp” của implant tạo ra một rãnh hẹp trong thành của lỗ khoan và do đó thiết lập kích thước cuối cùng của implant. Khi implant đã đạt đến độ sâu, sự tiếp xúc được thiết lập giữa các phần bên ngoài của ren với xương vỏ (do đó, độ ổn định ban đầu được đảm bảo) và với mô tủy xương bị cắt đứt trong mô xốp.

Hình 5‑4 minh họa vị trí nhận với implant tự cắt có bề mặt thô ráp. Sinh thiết thu được 2 tuần sau khi phẫu thuật. Phần bên ngoài của ren tiếp xúc với xương “cũ”, trong khi sự hình thành xương mới là đặc điểm nổi bật ở chỗ lõm giữa các ren và ở các khu vực bên cạnh phần “chóp” của implant. Do đó, có thể nhìn thấy các vùng rời rạc của xương mới hình thành khi tiếp xúc trực tiếp với bề mặt implant. Trong các mẫu sau 6 tuần lành thương (Hình 5‑5), quan sát thấy một lớp xương mới hình thành liên tục bao phủ hầu hết bề mặt implant thô. Xương mới hình thành này cũng tiếp xúc với xương trưởng thành cũ ở ngoại vi của vị trí nhận. Sau 16 tháng lành thương (Hình 5‑6), mô xương trong vùng tích hợp xương đã được tái cấu trúc và toàn bộ lớp mô cứng quanh implant gồm các phiến xương đồng tâm và phiến xương kẽ (concentric and interstitial lamellae).

3. Quá trình tích hợp xương

Sự hình thành xương mới ở gờ xương ổ răng sau khi đặt implant đã được nghiên cứu trong các thí nghiệm trên nhiều mô hình động vật thí nghiệm khác nhau. Ví dụ, Berglundh et al. (2003) và Abrahamsson et al. (2004) đã mô tả các bước khác nhau liên quan đến quá trình hình thành xương và tích hợp xương khi đặt implant vào hàm dưới của chó.

Implant làm bằng c.p. titan và ở dạng vít và bề mặt gồ ghề đã được sử dụng (Hình 5‑7). Trong implant, khoảng cách giữa hai bước liên tiếp (tức là các ren trong mặt cắt dọc) là 1,25 mm. Một rãnh chu vi hình chữ U sâu 0,4 mm (Hình 5-8). Phần cuối của bước ren được để nguyên.

Sau khi đặt implant không cắt (Hình 5-9), bước ren được ăn khớp với các thành mô cứng được chuẩn bị bởi thiết bị cắt/tạo ren. Điều này cung cấp sự ổn định ban đầu của implant. Khoảng trống giữa bước răng và phần thân của implant tạo thành một buồng vết thương được xác định rõ về mặt hình học (Hình 5-10). Sinh thiết (cung cấp thông tin lành thương) được lấy từ khoảng thời gian 2 giờ sau khi implant đến 12 tuần lành thương. Các mẫu sinh thiết đã được chuẩn bị cho mặt cắt nền (ground sectioning) cũng như cho các mặt cắt được khử canxi (decalcified sections).

Khoang vết thương: Hình 5.11 minh họa hai khoang vết thương trong mặt cắt ngang (mặt cắt nền) của implant với các mô mềm và mô cứng xung quanh từ mẫu sinh thiết được lấy mẫu 2 giờ sau khi đặt implant. Các phần ngoại vi của bước ren tiếp xúc với phần lõm của đường cắt được chuẩn bị bởi mũi tạo ren trong xương vỏ.

Khoang vết thương (Hình 5‑11a) bị cục máu đông chiếm giữ, trong đó hồng cầu, bạch cầu trung tính và bạch cầu đơn nhân/đại thực bào bị mắc kẹt trong mạng lưới fibrin (Hình 5‑11b). Các bạch cầu rõ ràng đã tham gia vào quá trình làm sạch vết thương.

Xơ hóa: Hình 5‑12a minh họa implant sau 4 ngày lành thương. Phần đông máu đã được thay thế một phần bằng mô hạt chứa nhiều tế bào trung mô, các thành phần chất nền ngoại bào và cấu trúc mạch máu mới hình thành (Hình 5‑12b). Một mô liên kết tạm thời (ma trận) đã được thiết lập.

Tái cấu trúc xương: Sau 1 tuần lành thương, mô liên kết tạm thời trong khoang vết thương có nhiều cấu trúc mạch máu và chứa nhiều tế bào trung mô (Hình 5-13a). Số lượng tế bào viêm còn lại rất ít. Trong một số ngăn của buồng, xương chưa trưởng thành giàu tế bào (xương non) đã được nhìn thấy trong mô liên kết tạm bao quanh các mạch máu. Sự hình thành xương non xảy ra ở trung tâm của buồng cũng như ở các vị trí rời rạc mà rõ ràng là tiếp xúc trực tiếp với bề mặt của implant (Hình 5‑13b). Đây được coi là đại diện cho giai đoạn đầu tiên của quá trình tích hợp xương; tiếp xúc giữa bề mặt implant và xương non mới hình thành.

Sau 2 tuần lành thương, sự hình thành xương non rõ rệt ở tất cả các khoang, phía chóp cũng như phía bên, xung quanh implant (Hình 5‑14a). Các vùng xương non rộng được tìm thấy ở vùng tủy xương phía “chóp” của implant. Trong buồng vết thương, các phần của xương non mới hình thành dường như kéo dài từ xương cũ vào mô liên kết tạm thời (Hình 5‑14b) và ở nhiều vùng đã chạm tới bề mặt của implant titan. Ở khoảng thời gian này, phần lớn bề mặt implant bị chiếm giữ bởi xương mới hình thành và quá trình tích hợp xương trưởng thành và toàn diện hơn đã được thiết lập (Hình 5‑14c). Ở các vùng bước ren, có dấu hiệu của sự hình thành xương mới đang diễn ra (Hình 5‑14d). Do đó, các khu vực của vị trí nhận bên cạnh implant, đã trải qua quá trình tái hấp thu và cũng tham gia vào quá trình hình thành xương mới sau 2 tuần lành thương .

Ở tuần thứ 4 (Hình 5-15a), xương khoáng hóa mới được hình thành kéo dài từ bề mặt xương bị cắt vào khoang và một lớp liên tục gồm xương non, giàu tế bào bao phủ hầu hết thành titan của khoang. Phần trung tâm của khoang chứa đầy xương xốp nguyên phát (Hình 5‑15b), giàu cấu trúc mạch máu và vô số tế bào trung mô.

Tái cấu trúc: Sau 6–12 tuần lành thương, hầu hết các khoang chứa đầy xương khoáng hóa (Hình 5‑16). Mô xương, bao gồm xương sơ cấp và thứ cấp, có thể được nhìn thấy trong mô mới hình thành và trong xương khoáng hóa tiếp xúc với bề mặt implant. Tủy xương chứa các mạch máu, tế bào mỡ và tế bào trung mô được quan sát thấy bao quanh các bè của xương khoáng hóa.

Tóm tắt: Các khoang vết thương đầu tiên được làm đầy bằng máu đông. Với sự phát triển của các mạch máu và sự di cư của bạch cầu và tế bào trung mô, cục máu đông được thay thế bằng mô hạt. Sự di cư của các tế bào trung mô tiếp tục và mô hạt được thay thế bằng một chất nền tạm thời, giàu mạch, tế bào trung mô và sợi. Quá trình xơ hóa và hình thành mạch đã bắt đầu. Sự hình thành của xương mới có thể được nhận ra ngay trong tuần đầu tiên lành thương; xương non nhô ra từ thành bên của giường xương bị cắt (sự hình thành xương định vị; sự tạo xương từ xa) (Davies 1998), nhưng sự hình thành xương mới cũng có thể được nhìn thấy trên bề mặt implant, tức là có khoảng cách từ xương gốc (sự tạo xương tiếp xúc) (Davies 1998). Trong những tuần tiếp theo, các bè xương non được thay thế bằng xương trưởng thành, đó là xương phiến và tủy (tái cấu trúc xương).

4. Sự phát triển hình thái của tích hợp xương

Một loạt y văn đã mô tả quá trình tích hợp xương của implant được đặt trên người tình nguyện (Bosshardt và cộng sự 2011; Donos và cộng sự 2011; Ivanovski và cộng sự 2011; Lang và cộng sự 2011). Trong những nghiên cứu này, các implant có bề mặt nhám vừa phải được đặt ở vùng sau răng hàm của hàm dưới và các điều kiện lành thương vùi đã được thiết lập. Sinh thiết bao gồm cả implant với các mô xung quanh được lấy ra bằng cách sử dụng mũi khoan tre-phine sau 1, 2, 4 và 6 tuần. Việc kiểm tra các mẫu bao gồm các phép đo mô học và hình thái học và đặc biệt chú ý đến các yếu tố mô tiếp xúc trực tiếp với hoặc gần với bề mặt implant (giao diện mô-implant), ví dụ như xương cũ, chất dạng xương, xương mới hình thành và mô mềm trung mô không khoáng hóa. Ngoài ra, tại tất cả các khoảng thời gian kiểm tra, mảnh vụn xương và các hạt xương rắn đều có mặt trong vết thương bên cạnh implant. Những thành phần như vậy rõ ràng là tàn dư của quy trình khoan mà sau đó implant được đưa vào.

4.1. Mẫu hình chung của tích hợp xương

Hình 5‑17 mô tả những thay đổi trong hình thái ở giao diện mô-implant trong suốt quá trình nghiên cứu. Sau 1 tuần lành thương, khoảng 40% vùng giao diện được tạo thành từ mô mềm (mô hạt, mô liên kết tạm thời) và 50% mảnh vụn xương và xương cũ. Sau 2 tuần, lượng xương mới hình thành vẫn còn ít nhưng lượng mô mềm đã giảm đi rõ rệt. Trong khoảng thời gian từ 2 đến 4 tuần, sự hình thành xương mới rõ ràng đã được phát hiện ở vùng giao diện. Như vậy, trong khoảng thời gian này, lượng xương mới hình thành tăng từ khoảng 10% lên khoảng 30%, trong khi lượng mảnh vụn mô cứng giảm rõ rệt. Ngoài ra, trong khoảng thời gian từ 4 đến 6 tuần, quá trình hình thành xương mới tăng rõ rệt (từ 30% đến khoảng 60%) và sự giảm xương cũ và mảnh vụn xương giảm rõ rệt. Nói cách khác, ở người, quá trình tích hợp xương dường như diễn ra tích cực nhất trong khoảng thời gian từ 2 đến 6 tuần.

Tóm tắt: Trong suốt 6 tuần lành thương trong nghiên cứu này ở người, người ta đã quan sát thấy rằng lượng xương cũ, mảnh vụn xương và mô mềm ban đầu xuất hiện ở gần implant giảm dần, lượng xương mới hình thành tăng lên (Hình 5‑17). Mô hình lành thương mà cuối cùng dẫn đến sự tích hợp xương này rất phù hợp với kết quả thu được từ các thí nghiệm trên động vật được báo cáo trước đó.

4.1. Quan sát mẫu sinh thiết

Lành thương sớm

Implant với các mô xung quanh trong giai đoạn đầu được thể hiện trong Hình 5‑18. Lưu ý sự hiện diện của xương cũ, đặc biệt là ở vùng xương vỏ (biên). Xương cũ này dường như tiếp xúc trực tiếp với implant và rõ ràng đã tạo điều kiện thuận lợi cho sự ổn định cơ học ban đầu của implant. Cũng lưu ý rằng nhiều phần chóp của implant được bao quanh bởi mô không khoáng hóa, mảnh vụn xương và các hạt xương.

Quá trình lành thương

Sau 1 tuần lành thương, một lượng đáng kể xương cũ chiếm phần biên của vị trí phẫu thuật. Mô xương này dường như tiếp xúc trực tiếp với implant (Hình 5‑19). Như đã nêu ở trên, sự khít sát giữa phần xương cũ còn lại và implant rất có thể là điều kiện tiên quyết cho sự ổn định ban đầu của implant và có tầm quan trọng trong việc thiết lập các điều kiện lành thương tối ưu. Ở khoảng thời gian đầu này, xương mới hình thành xuất hiện trên bề mặt của mô xương cũ (Hình 5‑20), trong khi các vùng tiêu xương có thể được xác định ở các vùng lân cận của vết thương mô. Nói cách khác, các hiện tượng như sự xâm nhập mô cứng và tiêu mô đặc trưng cho quá trình lành thương trong giai đoạn đầu này. Mảnh vụn xương, hạt xương, mô mềm trung mô cũng như các lớp mô xương mỏng cũng thường được tìm thấy trên hoặc gần bề mặt implant (Hình 5‑21, 5‑22).

Ở khoảng thời gian 2 tuần, phần còn lại của xương cũ dường như vẫn còn ở phần viền của vị trí đặt implant. Các vùng mô cứng bị tiêu (Hốc Howship; Hình 5-23) có thể được tìm thấy ngay gần cũng như ở xa so với implant. Ngoài ra, các vùng xương mới hình thành nhỏ xuất hiện trên hoặc ngay bên cạnh bề mặt của implant. Sự hình thành xương non này là dấu hiệu đầu tiên của cái có thể được gọi là sự tích hợp xương (Hình 5‑24, 5‑25). Hơn nữa, ở khoảng thời gian này, các gờ nhỏ của xương non mới hình thành rõ ràng đã kết nối xương cũ với implant titan (Hình 5‑25).

Ở khoảng thời gian 4 tuần, các đặc điểm của quá trình lành thương cấu trúc và tái cấu trúc đã được phát hiện. Do đó, ở một số khu vực gần bề mặt implant, quá trình tiêu có thể thấy rõ, trong khi ở những khu vực lân cận, xương non đã hình thành (Hình 5‑26).

Ở khoảng thời gian 6 tuần, một lượng lớn xương non mới hình thành (Hình 5-27), cũng như xương phiến và tủy. Loại mô cứng mới hình thành này rõ ràng là một phần của “sự tiếp xúc giữa xương và implant” ổn định hơn, hay nói cách khác là sự tích hợp xương.

Nguồn: Berglundh, T., Giannobile, W. V., Lang, N. P., & Sanz, M. (2022). Lindhe’s clinical periodontology and Implant Dentistry. John Wiley & Sons.

Tự học RHM

Website: https://tuhocrhm.com/

Facebook: https://www.facebook.com/tuhocrhm

Instagram: https://www.instagram.com/tuhocrhm/