体 试 研究评估不同消毒方法对植入物表面清洁能力及影响

Summary

本试 点 体外研究旨在评估三种不同去污工具的清洁效果及处理后可能的表面变化，使用永久性红墨水模拟口腔生物膜的存在。

Abstract

植体周围炎治疗的一个重要组成部分是有效净化植入物表面。理想的去污技术应安全高效地去除生物膜，同时不损坏植入物表面。本试点研究旨在评估三种机械去污方案的清洁效果和表面变化。这里，12个植入物被涂上不可磨灭的红色墨水，并安装在丙烯酸块中，模拟横向植体周围的缺损。同一检查员使用以下设备之一进行表面净化，持续2分钟：钛刷（TiB）、壳藻刷（ChB）或钛鹬（TiC）。机械工具未使用化学除污剂。标准化照片拍摄于除污前后，采用颊部和口腔正面视角，以及30°和60°角度。未清理的植入物表面积通过数字计算。扫描电子显微镜（SEM）用于评估表面形态。测试的方法都未能完全去除墨渍。虽然剩余的染色率为75.98%±2.42%，但TiB在颊侧和口腔正面观察中清洁效果最高（p = 0.027），其次是TiC（80.3%±剩余0.86%）和ChB（90.34%±剩余6.07%）。ChB组和TiB组之间观察到显著差异（p = 0.022）。扫描电子显微镜分析显示，TiC造成了最严重的表面损伤，而TiB造成的改变极小。在本试点研究的限制范围内，TiB展示了在保持植入物表面形态的同时有效清洁。这些发现表明，钛刷可能成为植入周围炎治疗中更安全、更高效的机械去污选择。然而，仍需进一步研究以评估机械与化学技术的结合以提升清洁效果。

Introduction

植体周围炎定义为植体周围黏膜炎症伴随骨质逐渐流失。这是一种与生物膜相关的疾病，影响牙科种植体周围的^组织1.有严重牙周炎病史、口腔卫生不良或种植治疗后缺乏定期维护的患者，患植体周围炎的风险更高^1,2。Diaz等人报告的患者层面植入周周炎症平均患病率为19.53%，而植入物³级的平均患病率为4.8%-23.0%，即使对临床病例定义2有^{限制，这一}数据也存在较大变异性。糖尿病和牙周炎病史被认为是植入周围炎的风险指标。然而，关于植入周炎与吸烟、植入物上层结构以及角化黏膜量之间的关系尚无^共识。虽然目前尚无标准化且经过验证的方法预防植入周炎，但预防措施、适当的口腔卫生以及遵守常规维护被认为是^{实现这一目标}的最关键步骤^3,4。

鉴于复杂的组织病理特征和不可预测且快速的疾病进展，植入周炎对每位^{临床医生来说}都是挑战 ^4,5。种植周炎治疗的主要目标是抑制炎症并阻止种植周骨流失。临床目标是减少探针深度（PD）、消除探针出血（BoP）和/或脓液引^流。种植周治疗的一个重要环节是去除种植体表面的污染。理想的去污技术应安全使用，不会对患者造成伤害或植入物损伤，尽管它应能有效去除生物膜⁷。然而，植入物表面的形态和特性阻碍了理想的去污，限制了治疗成功，因为对受影响部位的总访问主要受限于植入物表面特性^5,8。这些情况需要新的材料或技术来正确净化植入周炎。

迄今为止，已引入多种植入物表面去污剂/方法，其有效性和应用方式仍在研究^中。用于植入体周围表面去污的技术通常归类为机械/物理和化学方法，目前尚无明确科学证据证明这些技术的优越性 ^7,8。最近的一项荟萃分析结果显示，专为植入物表面清创设计的钛涂层刮刀不会在表面造成划痕，因为它们的硬度与植入物表面相似，且可安全用于除污^7。在同一荟萃分析中，仅使用旋转钛刷进行种植体表面去污已被证明能显著改善临床牙周参数，如减少PD和BoP。在一项随机临床研究中，比较钢制和塑料卡钳、超声波及钛合金旋转刷在植入物表面的生物膜去除效果，Toma等人报告称旋转刷在临床上更有效，且表面形态得以保留¹⁰。钛刷（TiB）由镍钛（NiTi）刷毛组成，其弹性模量低于植入物表面，赋予刷具灵活性并降低刮伤植入物表面的风险¹¹。另一种有前景的去污剂是一种无毒、可生物降解的刷子，由天然多糖壳聚糖制成，其来源于几丁质，因其生物相容性、可降解性、抑菌性和抗炎特性而备受重视。据报道，几百寿具有抑菌和抗炎特性，并能显著改善植入周疾病治疗的临床参数¹²。与金属仪器不同，它不具有磨蚀性，旨在生物和^{机械上减少}细菌负荷^5,12。然而，对于理想的植入物去污剂¹³，尚无明确共识，仍需更多研究以评估这些新型千寿刷在植体周处理去污阶段的效果。

尽管关于植入物表面去污的研究已经广泛，但找到一种既能实现最佳清洁效果又能保持表面完整性的去污方法/剂，仍然是一项重大临床挑战。从这个角度，本研究旨在评估三种不同机械除污方案的清洁能力和表面改良能力。虚无假设认为，TiB、壳干刷（ChB）和钛牙箍（TiC）在机械去污后植入物表面的清洁性能或表面变化上没有显著差异。

Protocol

注意：本调查程序遵循体 外 实验标准化推荐标准¹⁴。由于该研究使用了市售的植入物表面，因此无需伦理审批。研究采用直径3.2毫米、长度10毫米的植入物，表面采用喷砂、大颗粒、酸蚀（SLA）表面。排除尺寸和表面特性不同的植入物。样本量计算依据Khalil等人进行了。¹⁵。效应量为0.90，α误差为0.05，统计检定力为95%，每组有8名受试者。

1. 研究样本的准备

1. 将植入物浸入受体中，使用红色永久墨水完全覆盖植入物表面10秒，然后自然干燥以实现墨水均匀分布，正如Sanz-Martin等人描述的^{，使用驾驶} 员手提。
2. 干燥48小时后，室温¹⁷度，确保红墨均匀覆盖，干燥后不会积水。
3. 使用植入物驱动器手动将植入物插入尺寸为20 x 20 x 20 mm的丙烯酸块中，确保受控插入和均匀定位，直到植入体达到5毫米深度标记，模拟I类水平植入体周围缺陷¹⁸ （见图1A）。
4. 为了保持角度一致和垂直定位，使用定制的平行测量仪导向器，在植入时将植入物的长轴垂直于丙烯酸块表面（90°）对齐。
   注意：在干燥过程中，植入物表面应保护免受手接触，并与驾驶员手片隔离。

2. 为照片标准化建立基础

1. 设置相机参数：ISO 100，光圈f/32，曝光1/80秒。手动对焦时，使用焦距为100毫米的微距镜头。
2. 将环形闪光灯（双点微距闪光灯，日光平衡5500 K）相对于植入物表面呈45°角，以确保均匀照明并减少反射。使用扩散器来柔化光线，减少金属表面的眩光。
3. 将相机放置在距离植入物表面15厘米处，从植入物纵轴方向拍摄标准化照片（0°），在每个植入物的颊面和口腔表面（见图1B）。
4. 每次成像前，用校准尺验证相机的对准。
5. 准备定制的亚克力夹板，将摄像头以30°（上视角）和60°（下视角）定位到植入物长轴，以标准化方式评估冠状和牙尖牙根线（见图1C）。

3. 治疗应用及拍照

1. 每个植入物对裸露的颊面和口腔表面（4个植入物中8个表面）采用三种不同的去污方法（见材料 表），由单一作者进行2分钟的偏差（见图2）。用秒表控制仪表时间。
2. 所有作均应在无菌生理盐水冲洗下进行，以消除化学剂对清洁效果或表面完整性的潜在混淆影响。
   1. 对于TiC，使用11/12型迷你格雷西卡管，侧向压力与表面成60°角。
   2. 在治疗前，将用消毒盐水浸泡的ChB放入低速手托中，转速为800转/分钟，并以圆周轻柔的探针方式进行。
   3. 涂抹TiB，置于低速手筒中，转速800转/分钟，并以圆周轻柔探查。
3. 再次获取治疗后标准化的照片，如第2步所述（见图3）。

4. 照片分析

1. 所有照片完成后，使用成像软件（ImageJ v 1.54f）进行数字化和校准。由于植入物垂直嵌入丙烯酸树脂5毫米，使用直线工具将照片中剩余的5毫米部分及标准3.2毫米直径输入程序以确保校准。
2. 将照片裁剪为仅剩下5毫米的暴露植入物表面，代表感兴趣区域（ROI）。
3. 以红、绿、蓝（RGB）彩色模式处理图像。通过点击 “图像>类型 > RGB 堆栈 来转换为颜色堆栈，以分离出代表残留墨水的红色染色区域。
4. 选择红色频道。通过点击 图片>调整>颜色阈值，使用色相0°-25°和330°-360°范围，饱和度50-255，亮度30-255，应用颜色阈值。启用 深色背景 选项以确保污渍的准确检测。
5. 使用多边形选择工具手动勾勒植入体，排除背景。通过点击“ 分析>工具>ROI管理器 ，将选定区域保存到ROI管理器中，以确保同一表层区域被持续分析。
6. 点击“分析>测量>面积”计算整个种植体表面积和红墨水残留物。
7. 完全去除墨水是指ROI中完全没有红色染色的像素。在图像分析时保持设置不变以实现标准化。
8. 计算残留染色百分比为：残留染色 x 100 ÷ 植入物总表面积，使用ImageJ（见图4）。

5. 植入物表面形态分析

1. 编码样品，用乙醇脱水，用碳带固定在铝制短板上，放入离子溅射装置中。
2. 定义暴露植入物表面的中间三分之一作为SEM分析的投资回报率。
3. 在溅射涂层机中涂覆20纳米金层，浸泡90秒，然后放入真空室，真空压力为10-3托，功率为10毫安。在样品准备过程中，务必佩戴防护实验室装备并确保通风充足。
4. 将镀金样品放入扫描电子显微镜的真空腔室，以0°倾斜角、5 kV加速电压、9毫米工作距离进行检查。
5. 捕捉20倍、500倍、1000倍和5000倍放大的SEM显微照片，以评估地形变化。

6. 统计分析

1. 使用SPSS软件（版本27）进行统计分析。将类别变量表示为均值±标准差、中位数以及最小值和最大值。
2. 通过Shapiro-Wilk检验评估分布正态性。使用Kruskal-Wallis检验进行三组比较。当数据非正态分布时，应用Bonferroni校正的Mann-Whitney U检验进行两两比较。将显著性设为p < 0.05。

Results

处理后，处理表面均未完全去除墨渍。残墨的比例因所用设备类型及照片角度而异。各除污组残留染色百分比的比较见 表1。

在颊侧和口腔正面视角下，每种除污方法均实现了最高的清洁效果。TiB是最有效的方法，残留染色率最低（75.98%±2.42%），其次是TiC（80.3%±0.86%）和ChB（90.34%±6.07% p = 0.027）。在颊部和口腔正面观察中，ChB组和TiB组之间检测到显著差异（p = 0.022）。尽管统计学上不显著，但在颊额和30° 视角下，TiB在残留染色方面表现优于TiC组（88.97%±±11.53%），而TiB组（98.05%±0.90%）均为98.05%。在60°角度下，所有组的剩余染色率均较高，TiB为93.93%±4.09%，TiC为97.97%±1.69%，ChB为98.36%±1.3%残留染色，表明测试方法在植入物较深的牙纹区域的去污能力有限。

对代表样本的SEM检查显示，所有治疗技术都改变了植入物表面。同时评估了一组代表...

Discussion

本研究测试了三种不同器械方法的植入体表面清创。在三种测试的机械去污方法中，TiB在植入物表面上展现出最高的清洁效果和最小的表面变动。SEM分析确认TiB更有效地保存了植入物表面的形态，而TiC造成了最多的表面损伤，因此该假说被否定。结果显示，现有的去污方法效果有限，且分析的植入物表面没有一处完全没有墨渍。SEM观测直观验证了清洁实验结果，并展示了该方法如何将机械清洁效果与地形表面变化相关联。数字区域分析与SEM成像的结合，提供了互补的定量和定性证据，以评估机械去污技术应用于植入物表面的效率和安全性。

关于实验模型，选择使用不可磨灭的红色墨水模拟生物膜污染，以提供标准化且易于量化的表面覆盖。该方法使得可重复、操作员无关的视觉清洁效果评估成为可能，最大限度地减少基于图像分析的偏差^9。染色不均匀会影响清洁效果，影响图像分析的准确性。因此，植入物会被完全浸入10秒，并用驾驶员手把轻柔喷气以防止气泡形成。虽然承认红墨水可能无法完全复制多物种口腔生物膜的物理化学附着力和生物复杂性...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
丙烯酸	仿麦克里	科尼亚，土耳其	用于制作照片支架和实验水平缺陷
摄像机	佳能EOS 80D	日本东京	用于获取标准化的植入物照片
千寿草刷	Labrida BioClean，施特劳曼研究所	瑞士巴塞尔	用于植入物表面的去污
闪光灯系统及nbsp;	西格玛	德国罗德马克	用于获取标准化的植入物照片
图像软件	图片J	美国国立卫生研究院（NIH）、马里兰大学（MD）、美国	用于图像分析
植入物	Bilimplant，PBL 3210	土耳其伊斯坦布尔	主要学习资料
低速手电台	NSK AR-Y	日本，日本	用于旋转刷进行的除污
红色永久墨水	斯泰德勒荧光	德国纽伦堡	对植入物进行染色以模拟口腔生物膜
扫描电子显微镜	全，JSM 6335F	美国马萨诸塞州皮博迪	用于表面分析
溅射涂层机	波拉隆电磁器，SC7640	英国东埃塞克斯	减少SEM样品的电荷，以实现尽可能高的成像质量
统计软件	SPSS 27，IBM	美国纽约	用于结果的统计分析
无菌生理盐水	Polifarma，0.9%及nbsp;	土耳其伊斯坦布尔	用于除污期间的灌溉及nbsp;
提·布拉什	NiTi Brush，韩国汉斯	京畿，韩国	用于植入物表面的去污
钛卡雷特（11/12T迷你版）	胡-弗里迪	美国芝加哥	用于植入物表面的去污