利用阻尼因子作為參數評估牙科植體的骨癒合過程

共振頻率分析(Resonance frequency analysis, RFA)以非侵入的方式來測量植體穩定度與骨整合程度已經許多年，近年來，振動分析方法中的另一參數，阻尼因子(damping factor, DF)已經被證實與骨組織的黏彈性質和骨頭的完整有高度相關性，然而阻尼因子與骨整合癒合過程之間的關係卻不明確，因此本研究目的為評估共振頻率分析合併阻尼因子分析在植體癒合過程中能否提供更多關於植體穩定度與骨整合癒合程度的相關資訊。
在本實驗中受測植體的共振頻率與阻尼因子值是以非侵入衝擊式振動分析的方法來量測，另外，分別從市售的植體穩定分析儀Osstell®與Periotest®所量測到的ISQ (implant stability quotient)與PTV(periotest values)值來驗證本實驗裝置的準確性。在體外實驗中，植體預先包埋於三種楊氏模數為2900 MPa、210 MPa 與1.4 MPa的環氧樹脂內，用來模擬皮質骨、疏鬆骨與結締組織。實驗先評估在模擬骨癒合過程中，受測植體所量測到四種植體穩定度參數(ISQ、PTV、RF與DF)彼此間的關係，並且分析不同模擬皮質骨厚度與模擬疏鬆骨特性的變化對於共振頻率與阻尼因子量測的影響。而在動物實驗中，總計30支植體植入15隻兔子的左右大腿骨關節內，並且在手術當時與手術後的1、 2、 4 與 8週時犧牲兔子(每個時間點樣本數為6)，並在這些實驗時間點記錄受測植體的植體穩定參數，然後將每個時間點所量測到的阻尼因子與微米級電腦斷層掃描造影系統量測的骨體積密度(bone volume density)進行相關性分析。另一方面，在臨床實驗中，12位病人所植入的17支植體在術後10週內進行連續偵測共振頻率與阻尼因子值，同時植體在上下顎不同位置與初期植體穩定值對於阻尼因子癒合曲線的影響亦加以分析。
本實驗結果發現當包埋樹脂的楊式模數從2900 MPa變成1.4 MPa時，阻尼因子值顯著地從0.043±0.008 增加到0.114±0.018 (p<0.05)，而當植體固定於具有2 mm的模擬皮質骨時，疏鬆骨的特性改變時依然可以由阻尼因子分析法所偵測。動物實驗則發現共振頻率分析的癒合曲線與ISQ曲線相似，而阻尼因子曲線則隨癒合時間逐漸降低並且在第8週時達到0.062±0.007，其數值大約比初期數值(0.123±0.031)下降約50% (p<0.001)，結果亦發現阻尼因子與骨體積密度之間具有高度相關性(R²=0.9797)。而臨床研究結果發現，受測植體的平均共振頻率值在初期2週內沒有變化，接著持續增加直到第6週時停止變化，而相對應的阻尼因子值則持續降低，一直到第10週時其值為0.045±0.011。本實驗亦發現位於上顎的植體其阻尼因子癒合曲線在癒合初期時會有明顯的增加，而位於下顎的植體則沒有出現這樣的現象，另外，雖然具有較高初期穩定值的植體，在癒合期間其共振頻率值並無顯著的變化，阻尼因子值卻依然隨著癒合時間而逐漸降低。
本研究結果證實，當植體與皮質骨嵌合很好但與疏鬆骨結合狀況不佳時，阻尼因子在偵測植體的骨癒合狀態依然很靈敏，而且阻尼因子分析法在偵測疏鬆骨部位之植體骨複合體的癒合狀態比共振頻率分析還要靈敏，因此，共振頻率分析合併阻尼因子分析確實可以提供更多關於植體/骨癒合狀態的額外資訊。