Tích hợp xương: Xương thực sự gắn kết với trụ implant titan như thế nào

Thuật ngữ này do nhóm của Per-Ingvar Brånemark ở Gothenburg đặt ra, với báo cáo mười năm về implant tích hợp xương trong hàm mất răng xuất hiện năm 1977, và được định nghĩa về mặt thực hành trong bài báo năm 1981 của Adell và cộng sự: một kết nối vững chắc, trực tiếp và lâu bền giữa xương sống và trụ titan hình vít, không có mô mềm xen giữa. Ba điều kiện được gắn kèm — kỹ thuật phẫu thuật nhẹ nhàng, thời gian lành thương dài, và sự phân bố lực hợp lý khi đi vào hoạt động. Bốn mươi lăm năm nghiên cứu đã tinh chỉnh từng mệnh đề của câu đó mà không lật đổ mệnh đề nào.

Năm 2001, Albrektsson và Johansson tách bạch ba từ vẫn hay bị lẫn lộn trong các cuộc trao đổi với bệnh nhân. Cảm ứng xương là việc huy động các tế bào non và kích thích chúng thành tế bào tạo xương; nó thúc đẩy phần lớn quá trình lành gãy xương. Dẫn truyền xương là xương mọc dọc theo một bề mặt, điều mà trụ titan cho phép còn đồng, bạc hay xi măng xương thì không. Tích hợp xương là sự neo giữ ổn định có được từ tiếp xúc trực tiếp giữa xương và trụ implant. Ở xương hàm, đây là phương thức neo giữ duy nhất có bề dày thành tích về tỷ lệ thành công cao; còn nó có quan trọng ngang thế với khớp háng nhân tạo hay không thì, như họ lưu ý, vẫn còn tranh luận.

Sự điều chỉnh thú vị nhất đến từ chính Albrektsson vào năm 2019, viết cùng Wennerberg. Tổng quan tường thuật của họ lập luận rằng về mặt sinh học, một implant trong miệng là một dị vật, và tích hợp xương được hiểu đúng nhất là phản ứng bảo vệ của mô trước dị vật đó: khi có đủ độ ổn định, xương hình thành quanh titan để che chắn cơ thể khỏi nó. Cách nhìn lại này quan trọng vì nó dự đoán những gì chúng ta thấy trên lâm sàng — rằng liên kết là động, rằng nó được duy trì bởi quá trình tái cấu trúc liên tục, và rằng nó có thể mất đi nếu cân bằng giữa trụ implant và mô quanh nó bị xáo trộn. Nó cũng giải thích vì sao bề mặt implant đã trở thành biến số được nghiên cứu nhiều nhất trong lĩnh vực này.

Mô tả rõ ràng nhất về chuỗi sự kiện này là bài báo năm 2003 của Davies, chia quá trình lành thương thành ba pha. Thứ nhất, dẫn truyền xương: các tế bào tạo xương di chuyển đến bề mặt implant qua phần còn lại của cục máu đông, một quá trình được thúc đẩy bởi sự hoạt hóa tiểu cầu ngay tại bề mặt. Thứ hai, tạo xương mới: các tế bào đó đắp một chất nền khoáng hóa trực tiếp lên implant, tương đương với đường xi măng trong xương tự nhiên, chính điều này tạo ra sự tạo xương tiếp xúc và, trên một bề mặt phù hợp, một liên kết xương thực sự. Thứ ba, tái cấu trúc, chậm hơn và tiếp diễn suốt đời của implant. Điểm cốt lõi của Davies là những bước quan trọng nhất trong hai pha đầu chịu ảnh hưởng sâu sắc bởi kết cấu vi mô của bề mặt implant.

Berglundh, Abrahamsson, Lang và Lindhe đã quan sát điều này xảy ra vào năm 2003 bằng một implant có khoang ren được khoét rỗng có chủ ý, đặt trên hai mươi con chó Labrador và khảo sát từ hai giờ đến mười hai tuần. Khoang rỗng lấp đầy trước hết bằng cục máu đông, rồi mô hạt, rồi một chất nền tạm thời. Sự hình thành xương bắt đầu trong tuần đầu tiên, và — đây là phát hiện tôi giải thích cho mọi bệnh nhân hỏi vì sao họ phải cẩn thận trong những tuần đầu — giữa tuần thứ nhất và thứ hai, phần xương nằm ngay sát bước ren, phần xương đã tạo ra độ bám cơ học ban đầu cho implant, bị tiêu đi và thay thế bằng xương mới hình thành. Các implant vẫn ổn định trên lâm sàng suốt thời gian đó, nhưng trong một giai đoạn ngắn, độ ổn định của chúng được vay mượn từ phần xương mới còn đang được xây dựng.

Dòng thời gian ở người được Lang và cộng sự đo trực tiếp vào năm 2011. Các thiết bị titan nhỏ được đặt phía sau răng cối cuối cùng của 49 tình nguyện viên và được lấy ra cùng một lõi mô xung quanh sau 7, 14, 28 hoặc 42 ngày. Sự hình thành xương mới bắt đầu trong tuần đầu ở các vùng xương xốp và tăng đều đặn. Tỷ lệ bề mặt tiếp xúc trực tiếp với xương mới là 12.2% ở tuần thứ hai và 32.4% ở tuần thứ tư trên bề mặt thổi cát, xử lý axit tiêu chuẩn, và 14.8% cùng 48.3% trên phiên bản ưa nước được biến đổi hóa học của cùng bề mặt đó. Đến ngày 42, hai loại hội tụ ở 61.6% và 61.5%. Vì thế sáu tuần là một cột mốc sinh học thực sự chứ không phải một quy ước, và lợi thế của bề mặt ưa nước là chuyện tốc độ trong tháng đầu chứ không phải kết quả cuối cùng.

Bài báo năm 1998 của Meredith đã cho lĩnh vực này bộ từ vựng mà nó vẫn dùng. Ổn định sơ cấp là cơ học: nó đến từ sự khớp giữa implant và xương tại thời điểm đặt, và phụ thuộc vào chất lượng xương, khối lượng xương, thiết kế implant và kỹ thuật phẫu thuật. Ổn định thứ cấp là sinh học: đó là độ ổn định được bổ sung nhờ sự hình thành và tái cấu trúc xương tại bề mặt tiếp xúc. Giữa hai giai đoạn là khoảng lõm mà những con chó của Berglundh đã thể hiện, khi độ bám cơ học bị tiêu đi nhanh hơn tốc độ xây dựng liên kết sinh học. Meredith cũng mô tả phân tích tần số cộng hưởng — đầu dò nhỏ làm rung implant và báo ra chỉ số ổn định implant — và tổng quan năm 2008 của Sennerby và Meredith trên Periodontology 2000 đã xác lập nó là cách chuẩn, không phá hủy, để theo dõi đường cong đó.

Một implant có chịu được lực trong giai đoạn lõm hay không phụ thuộc vào việc nó chuyển động bao nhiêu. Szmukler-Moncler và cộng sự đã tổng quan y văn thực nghiệm vào năm 1998 và đi đến kết luận lật đổ quy tắc ba-đến-sáu-tháng ban đầu: bản thân việc chịu lực sớm không được thấy là có hại cho tích hợp xương. Chỉ vi chuyển động quá mức tại bề mặt tiếp xúc mới liên quan trực tiếp đến bao xơ — lớp mô sẹo bao quanh vốn là định nghĩa mô học của thất bại. Ngưỡng dung nạp không phải là bằng không. Nó nằm đâu đó giữa 50 và 150 micron. Dưới ngưỡng ấy, xương hình thành; trên ngưỡng ấy, sẹo hình thành; và toàn bộ nghệ thuật của chịu lực tức thì là giữ mọi implant ở đúng phía của ranh giới đó trong khi nó lành.

Chỉ dấu lâm sàng cho ngưỡng đó là mô-men xoắn khi đặt trụ. Nghiên cứu ngẫu nhiên của Ottoni trên 46 implant đơn lẻ vào năm 2005 đã phục hồi một implant ở mỗi bệnh nhân bằng mão tạm trong vòng 24 giờ và để chiếc còn lại lành theo cách thông thường. Mười trong số các implant được phục hồi tức thì đã thất bại, và chín trong mười chiếc đó được đặt với mô-men xoắn tối thiểu 20 Ncm. Nguy cơ tương đối của thất bại giảm khoảng 20% cho mỗi 9.8 Ncm mô-men xoắn tăng thêm. Đó là lý do mô-men xoắn được đo trên mọi implant tôi đặt, và là lý do một chỉ số dưới ngưỡng của tôi biến chiếc răng trong ngày thành kế hoạch hai giai đoạn ngay tại chỗ. Mão tạm là phần dễ; con số mới quyết định nó có an toàn hay không.

Tổng quan hệ thống năm 2009 của Wennerberg và Albrektsson là điểm tham chiếu cho kết cấu bề mặt. Trong 1,184 công bố được xác định, 1,064 phải bị loại vì thực ra không đo đáp ứng của xương với một bề mặt đã được đặc trưng hóa, còn lại 100 bài. Những bài đó cho thấy rõ địa hình bề mặt ảnh hưởng đến đáp ứng của xương ở thang micromet, với các bề mặt nhám vừa — độ nhám trung bình khoảng một đến hai micron — tạo ra đáp ứng xương mạnh hơn các bề mặt nhẵn hơn hoặc nhám hơn trong một số nghiên cứu. Họ cũng thấy phần lớn các bài đặc trưng hóa bề mặt của mình không đầy đủ, rằng một bề mặt được gọi là nhám trong nghiên cứu này lại được gọi là nhẵn trong nghiên cứu khác, và rằng các phương pháp đo cần được chuẩn hóa. Bài lịch sử năm 2017 của Buser về lĩnh vực này ghi nhận việc chuyển sang bề mặt nhám vừa là thay đổi đã khiến các phác đồ chịu lực sớm và tức thì trở nên khả thi.

Vượt ra ngoài độ nhám vi mô, bằng chứng mỏng đi nhanh chóng, và đáng để nói cụ thể ở đâu. Tổng quan năm 2019 của Albrektsson và Wennerberg kết luận rằng một bề mặt đẳng hướng, nhám vừa đã cho kết quả lâm sàng tốt hơn các bề mặt nhám tối thiểu hoặc rất nhám dùng trước đây, nhưng không có bằng chứng lâm sàng nào ủng hộ một kiểu cấu trúc nano cụ thể nào, rằng lợi ích từ hóa học bề mặt là có thể nhưng chưa được chứng minh, và rằng các bề mặt ưa nước có dữ liệu động vật đáng khích lệ mà không có bằng chứng lâm sàng về kết quả tốt hơn. Tổng quan năm 2018 của Rupp đi đến chỗ tương tự: các bề mặt ưa nước cải thiện rõ rệt tiếp xúc sớm với máu và lành vết thương, nhưng một bề mặt được thiết kế cho một bề mặt tiếp xúc mô với tính chọn lọc có thể dự đoán được thì, theo lời họ, vẫn còn xa. Khảo sát năm 2016 của Smeets và cộng sự về các biến đổi bề mặt là một danh mục công bằng về những gì đang được thử — bào mòn bằng laser, lắng đọng tinh thể, phủ protein và yếu tố tăng trưởng — và một tường thuật trung thực về bao nhiêu trong số đó vẫn còn ở giai đoạn thực nghiệm.

Vì vậy, khi tờ rơi của một nhà sản xuất mô tả bề mặt là có hoạt tính sinh học, hay cấu trúc nano, hay đẩy nhanh tích hợp, tôi đọc nó dựa trên hai tổng quan ấy. Bề mặt có kết cấu nhám vừa được hậu thuẫn bởi hàng thập kỷ kết quả lâm sàng. Các cải tiến bên trên nó có thể là thật, và dữ liệu ở người của Lang gợi ý phiên bản ưa nước quả có mua được tốc độ trong tháng đầu, nhưng chưa ai chứng minh bệnh nhân mất ít implant hơn nhờ chúng. Tôi chọn hệ thống implant dựa trên phần đã được ghi nhận và coi phần còn lại là một điểm cộng có thể có. Trang vật liệu giải thích chúng tôi dùng những hệ thống nào và vì sao.

Ghép các mảnh sinh học lại cho ra một trình tự chứ không phải một thời gian lành duy nhất. Ngày một đến bảy: cục máu đông, rồi chất nền tạm thời, với xương mới đầu tiên đã xuất hiện trong xương xốp. Tuần một đến hai: độ bám cơ học vay mượn bắt đầu bị tiêu và thay thế, đó là cửa sổ mà chuyển động quan trọng nhất. Tuần bốn đến sáu: tiếp xúc xương-implant tăng dốc, gần như gấp đôi ở các tình nguyện viên của Lang giữa ngày 14 và ngày 42. Sau sáu tuần: tái cấu trúc tiếp diễn trong nhiều năm, và bề mặt tiếp xúc được duy trì bởi cùng quá trình luân chuyển duy trì mọi xương khác trong cơ thể.

Phác đồ tôi chọn cho một implant cụ thể đi theo đường cong đó. Một implant có mô-men xoắn cao, trong xương đặc, được nẹp cứng với các implant khác dọc cung hàm, có thể mang mão tạm ngay từ ngày đầu vì vi chuyển động của nó nằm dưới ngưỡng — đó là sinh học đằng sau răng trong ngày, và là lý do quyết định được đưa ra tại phẫu thuật với cờ lê đo mô-men xoắn trong tay chứ không phải ở buổi tư vấn. Một implant đơn lẻ trong xương hàm trên mềm, hoặc một implant đặt vào vùng đã ghép xương, được để không chịu lực qua giai đoạn lõm và phục hồi khi độ ổn định thứ cấp đã được xác nhận. Không phác đồ nào tốt hơn; chúng là phác đồ đúng cho những bề mặt tiếp xúc khác nhau.

Phần việc của bạn trong sáu tuần đầu là cơ học, không phải y khoa. Không nhai lên mão tạm đã được đặt ngoài khớp cắn, không thăm dò vị trí bằng lưỡi hay bàn chải quá hăng hái, và không hút thuốc, thứ làm suy giảm nguồn cung máu mà toàn bộ chuỗi phản ứng phụ thuộc vào. Hướng dẫn nên ăn gì biến điều đó thành một thực đơn. Nếu có gì đó cảm thấy lung lay trong cửa sổ ấy, đó là một cuộc gọi ngay trong ngày, vì một implant chuyển động trong giai đoạn lõm là tình huống duy nhất mà chờ đợi làm kết quả tệ hơn.

Cách nhìn tích hợp xương như phản ứng với dị vật không được chấp nhận rộng khắp, và tổng quan năm 2017 của Buser liệt kê nó trong số các tranh luận đang diễn ra của lĩnh vực, bên cạnh cuộc tranh luận về cách định nghĩa viêm quanh trụ implant. Nếu Albrektsson đúng, thì một phần tiêu xương viền quanh implant là một trạng thái cân bằng miễn dịch chứ không phải nhiễm trùng, điều sẽ thay đổi cách chúng ta đọc một phim X-quang. Câu hỏi đó đang được giải quyết trong phòng thí nghiệm hiện nay và tôi kỳ vọng nó sẽ định hình hướng dẫn lâm sàng trong vòng thập kỷ này.

Khoảng trống thực tiễn là một cách tốt hơn để nhìn thấy độ ổn định thứ cấp trước khi nó bị thử thách bởi một cú cắn. Phân tích tần số cộng hưởng hữu ích nhưng thô. Các nghiên cứu về dấu ấn sinh học quanh implant, về siêu âm bề mặt tiếp xúc, và về các xử lý bề mặt rút ngắn giai đoạn lõm — bao gồm quang chức năng hóa bằng tia cực tím mà tôi bàn trong bài tổng quan về nghiên cứu tương lai — đều nhắm đúng vào cửa sổ đó. Cho đến khi chúng trưởng thành, mô-men xoắn khi đặt trụ và thời gian vẫn là hai công cụ tôi tin cậy, và dữ liệu sống còn dài hạn là bằng chứng rằng, khi dùng cẩn thận, chúng là đủ.