文摘
牙科植体恢复患者的首选生齿缺陷或缺齿的病人,获得稳定的骨整合是成功的决定因素植入愈合。在治疗阶段植入失败的风险仍是一个紧迫的问题在临床实践中由于骨质量的差异在不同的植入网站和一些系统性疾病对骨组织代谢的影响。低强度脉冲超声波(LIPUS)是一种非侵入式物理干预方法广泛公认的治疗骨折和关节损伤修复。此外,许多研究表明,LIPUS牙科植入物可以有效促进骨整合,提高成骨分化的骨髓间充质干细胞(bmsc)。本文旨在调查研究进展的使用LIPUS牙科植体医学从三个方面:(1)讨论LIPUS在骨整合的促进效应和高骨再生,(2)总结的影响和相关机制LIPUS bmsc的生物功能,和(3)引入的应用和前景LIPUS牙科植入的临床工作。尽管许多挑战需要克服在未来,LIPUS注定是一种高效且方便的治疗方法来改善牙科植入成功率,扩大临床植入适应症。
1。介绍
牙科植体科学的进步,植入修复已成为患者的首选治疗方法生齿缺陷或缺齿的恢复口腔功能和美学1]。骨整合是一个重要的代谢和重塑过程涉及骨周围组织植入物表面,在治疗期间,实现稳定的骨整合是成功的牙科植入的先决条件(2]。移植骨整合的理论被Branemark首次提出在1977年,报告直接表面结构和功能关系的钛植入人体骨骼组织和活跃,没有这两个组件之间的结缔组织(3]。骨整合的质量主要是骨骼质量和骨量的影响在当地植入网站,影响骨代谢和系统性健康因素也扮演了一个重要的角色4]。
良好的骨骼质量和足够的骨量可以确保牙科植入物被放置在理想的网站,导致一个好的功能和审美的结果。然而,牙周疾病、创伤和骨组织或吸收经常引起牙槽骨萎缩不足,因此,不同程度的高骨植入物被放置后出现的缺陷。因此,骨扩张手术,如引导骨再生(GBR),需要覆盖的暴露表面植入物(5]。然而,实现骨整合的时期在骨缺损区域是更长的时间,与周边血液的供应密切相关的迁移和分化成骨细胞的骨髓细胞(6]。目前,坚定并迅速建立骨整合周围骨缺损区植入仍然是一个临床的挑战。
此外,系统性疾病,如糖尿病和骨质疏松症,被认为是重要的风险因素影响牙科植体治疗的成功率。这些疾病通常是伴随着不同程度的骨重塑障碍,从而干扰植入治疗期间的骨整合。尽管与良好的血糖控制和糖尿病骨质疏松症在系统性药物不再是绝对的植入手术的禁忌症,因为植入物表面处理技术的进展(7),几项研究已经报道,上述疾病仍然存在一个潜在的高风险植入失败(8,9]。骨整合的缺失直接导致植入物和手术失败和损失是很难预测的。因此,寻找新的方法来提高植入体骨整合操作简单,快捷,缩短治疗周期已成为目前临床研究的重点。
低强度脉冲超声波(LIPUS)是一种新兴的非侵入性技术物理干预和可以直接作用于靶组织使用脉冲超声波的输出强度低于1 W /厘米2产生许多生物效应,包括促进蛋白质合成,改善细胞增殖,增加细胞第二信使钙吸收(10,11]。LIPUS被广泛认为是一种安全有效的方法治疗骨、软骨、神经和软组织疾病和几乎没有毒性或副作用正常组织(12- - - - - -15]。许多研究已经报道的促进效应LIPUS组织再生和细胞代谢,尤其是在治疗骨折和软骨损伤(16- - - - - -18]。系统评价和荟萃分析即使LIPUS定义为最有效的方法治疗骨不愈合除了手术(19]。此外,一些研究探讨了治疗效果的LIPUS颞下颌关节的软骨组织损伤(颞下颌关节)在过去的5年,发现LIPUS可以有效地抑制颞下颌关节紊乱(tmd)的老鼠,这是由于慢性睡眠剥夺(CSD)干预[20.- - - - - -22]。最近的一个评论文章也证实LIPUS对颞下颌关节的骨关节炎的影响(23]。
近年来,许多研究领域的使用LIPUS牙科植入,寻求利用LIPUS改善高骨重塑,缩短治疗周期。在活的有机体内研究表明,LIPUS可以显著增加骨植入接触(BIC)植入率和有效促进新骨形成24]。在体外研究进一步证实,LIPUS可以促进增殖,迁移,成骨分化,和矿化能力的肺泡骨髓间充质干细胞(bmsc),激活osteogenesis-associated信号通路,诱导bmsc表达成骨细胞因子和蛋白质(16]。LIPUS具有较高的临床应用价值促进移植骨整合和骨再生植入病人治疗期间。本研究调查了在LIPUS用于牙科植体医学研究进展从三个方面:(1)的奖励的影响LIPUS移植骨整合和高骨再生,(2)的影响和相关机制LIPUS bmsc的生物功能,和(3)的应用和前景LIPUS牙科植入的临床工作。最后,未来的研究方向已经提出的结论。
2。奖励的LIPUS对移植骨整合和高骨再生的影响
在过去的30年里,骨折的治疗和其他骨缺损疾病LIPUS取得了里程碑式的临床效果。植入物的骨整合与骨折愈合过程共享许多相似之处,包括血凝块填充,炎症反应,骨样组织形成和骨重建(25]。放入到牙槽骨植入后组织,血液首先填充植入表面与周围骨组织之间的差距,然后,类骨质组织和新骨小梁逐渐取代血栓治疗早期阶段。接下来,骨突组织逐渐改制的形式实现密切接触板层骨植入物表面,和骨整合终于完成26]。许多研究证实LIPUS骨重建和再生的促进作用,和在接下来的段落中,我们将关注LIPUS对移植骨整合的影响。当前的在活的有机体内研究应用LIPUS牙科植入物在表中做了总结1。
2.1。介入LIPUS对移植骨整合的影响
许多在活的有机体内研究使用LIPUS促进骨整合的牙科植入物。Ustun et al。27]显示,干预的牙科植入兔胫骨的4 - 6周内使用LIPUS 30 mW /厘米2强度显著增加BIC率和植入物的稳定性。刘等人。32)使用40 mW /厘米2LIPUS治疗植入兔股骨和胫骨和3周的干预组织矿物质密度显著增加,骨体积/组织体积(BV /电视)分数,小梁厚度在植入物和撤军扭矩的植入物。同样,周et al。29日)在大鼠模型中显示的应用LIPUS 30 mW /厘米2显著增加BIC率和BV /电视分数在4周大鼠胫骨与自然疗法相比对照组。然而,周8和12中的差异不显著,表明LIPUS在促进新骨形成的优势期植入物在治疗早期。与此同时,康et al。28]还得出结论,LIPUS能有效地促进骨整合的牙科植入物在4周犬模型。此外,Ruppert et al。34]LIPUS和震级较低的影响相比,高频振动(LMHF)由dual-limb生成局部振动刺激器植入治疗大鼠股骨和显示LIPUS促进骨整合干预4周后增加了撤军的扭矩比振动刺激器植入更重要的是,允许植入实现稳定的高原阶段。然而,上述促进影响8周后消失。总之,上述研究表明,LIPUS强烈和稳定促进移植骨整合和高骨再生,和促进骨整合功能主要发生在早期(约4周)。
在最近的一项研究中,江et al。24)也证实LIPUS的促进作用在30 mW /厘米2强度在4周移植骨整合,和前面提到的功能是通过促进生产的α降钙素相关基因肽(αCGRP怎样)合成和分泌的背根神经节神经元。CGRP怎样是一个调节神经肽nonneural细胞的生物活性,以及主要功能αCGRP怎样调节骨形成和改建(35]。江et al。24]表明,显著提升BIC LIPUS干预,BV /电视,平均骨小梁数量(Tb.N)和降低平均骨小梁分离(Tb.Sp)。然而,LIPUS没有显著影响αCGRP怎样基因敲除小鼠(图1)。因此,αCGRP怎样可能是一个中心通过LIPUS促进移植骨整合,和这一结论提供了一个新的视角的探索LIPUS的作用机制。
(一)
(b)
(c)
2.2。LIPUS对移植骨整合的骨质疏松症和糖尿病
骨质疏松症是一种常见的人类骨组织疾病主要表现为骨质密度降低(36]。减少骨量和体积引起的骨代谢失衡不仅在治疗期间影响移植骨整合,也是一个重要的危险因素长期移植物存活率下降(37,38]。系统性酮糖、雌激素或甲状旁腺激素治疗可以抑制破骨细胞的活性在骨质疏松性骨骼组织和增强骨整合39,40]。然而,与上述系统性药物治疗可能会导致许多不良反应和毒性药物的影响,而导致颌骨骨坏死的酮糖药物是最严重的41]。在这方面,LIPUS有独特的优势,因为它是无毒,nonimmunogenic和非侵入性。周et al。33]证实LIPUS可以有效促进骨质疏松性骨钛植入体骨整合的组织。治疗LIPUS 40 mW /厘米2强度显著增加2周BV /电视分数在植入股骨大鼠去卵巢后的骨骼状况;治疗4周或更多的BIC率显著增加植入物;和治疗6周或更重要的是增加了撤军扭矩。此外,目前的研究证实,浓缩和成骨分化成骨细胞接近implant-bone接口的刺激LIPUS是一个重要的路线通过LIPUS发挥其促进骨整合的影响。上述结果的应用提供了理论依据LIPUS协助治疗的牙科植入患者的骨质疏松症。
糖尿病是植入失败的另一个重要的风险因素在治疗期间(42- - - - - -44]。许多研究证实,BIC Goto-Kakizaki的植入率(门将)与2型糖尿病大鼠显著低于正常Wistar鼠,和高血糖发挥了关键作用导致植入物周围的骨重建障碍(45- - - - - -47]。此外,细胞的研究表明,high-glucose微环境可以显著抑制bmsc的增殖和成骨分化能力,减少osteogenesis-related基因的表达,并减速在体外矿化(48- - - - - -50]。不幸的是,我们所知,目前没有相关的临床或在活的有机体内研究报告的功能和机制LIPUS植入体骨整合的糖尿病模型。然而,在骨折治疗领域,LIPUS明显促进骨折愈合和血管生成在大鼠糖尿病和愈合速度增加到一定程度类似于观察正常大鼠(51,52]。基于这些研究,研究促进骨再生的LIPUS植入物,我们推测LIPUS也可以作为一种有效的辅助治疗方法改善糖尿病患者的移植骨整合。然而,未来在活的有机体内研究和临床研究仍需要确认和更深入的探索。
2.3。最优LIPUS治疗参数移植骨整合
在当前的研究中,LIPUS的参数应用于牙科植入物,如强度、频率、周期和干预,主要是指先前的研究在骨折治疗。自从杜阿尔特(53]1983年LIPUS用于促进骨折愈合,LIPUS功能研究主要采取了刺激的持续时间20分钟/天。这个时间的选择不仅有效地促进骨再生和缩短治疗周期,也避免了病人的身体和精神疲劳过度造成的长时间的干预。此外,在目前发表的研究中,所使用的超声波强度促进移植骨整合和高骨再生通常是30 - 40 mW /厘米2取得了良好的治疗效果,这强度(24,27,29日,32- - - - - -34]。录像等。30.]表明LIPUS的促进作用在40 mW /厘米2强度在兔股骨的骨整合与稳定植入高于在100 mW /厘米2强度。同样,细胞实验表明,LIPUS 40 mW /厘米2感应强度更重要在体外矿化的小鼠成骨细胞细胞系MC3T3-E1相比120 mW /厘米2强度(54]。因此,推测更高LIPUS所产生的振动和热强度可能有负面影响bone-derived生物功能的细胞,降低的疗效LIPUS相比在30 - 40 mW /厘米2强度。超声波的频率,研究主要用于固定频率为1.5 MHz由于LIPUS仪器的限制27,29日,32- - - - - -34]。只有录像等。30.]相比LIPUS骨整合在不同频率的影响,并显示的促进效应LIPUS 3兆赫的频率高于1 MHz。此外,许et al。31日]应用脉冲波和连续波超声治疗植入兔胫骨30天,表明新骨形成植入脉冲波组是更快的和观察到的更成熟的I型胶原蛋白表达和血管生成在植入物。目前的研究证实,LIPUS在移植骨整合的效果比低强度的连续超声(LICUS)。
上述研究的结果可以总结如下:LIPUS干预的强度不高于50 mW /厘米2(建议:30 - 40 mW /厘米2)和1.5 MHz的频率为20分钟/天4周是目前最常用和有效的计划促进牙科植体骨整合(图2)。然而,这种观点仍然需要得到控制在活的有机体内在未来的严格的分组实验。
3所示。的影响和相关机制LIPUS bmsc的生物功能
bone-derived细胞的成骨分化及成骨功能在整个移植骨整合过程中起着关键作用。在早期阶段,安装到颚骨植入后,细胞外基质(ECM)迅速吸附血液中蛋白质植入物表面形成“蛋白质层”(55,56]。通过识别Arg-Gly-Asp三肽序列(RGD序列)蛋白层,“bmsc和其他表面的成骨前体细胞开始锚植入物(57),启动后续增殖和分化过程和合成osteogenesis-associated蛋白(58,59]。因此,粘附、增殖和分化bone-derived细胞表面的植入在早期阶段的初始步骤的骨整合60]。
先前的研究表明,LIPUS可以作为一个有效的外部刺激来提高骨再生在生物材料通过促进bmsc和成骨细胞的增殖和分化。蒙加et al。61年]显示LIPUS增强基质矿化的鼠标MC3T3-E1牛骨小梁骨支架材料。船底座等。62年]表明LIPUS显著促进成骨的人类间充质干细胞(msc)分化培养在混合Mg-hydroxyapatite /胶原支架材料。周et al。63年)发现LIPUS治疗人类bmsc的扩散能力增强d-bioprinted 3日组织支架和碱性磷酸酶的表达增加(高山)和基质矿化。一个et al。64年]表明LIPUS大大促进了老鼠的粘附和增殖bmsc钛植入体,表面和osteogenesis-related基因骨桥蛋白(OPN)、骨钙素(OCN),骨形成protein-2 (BMP-2),高山,Runt-related转录因子2 (Runx2)和胶原蛋白类型我是调节下LIPUS刺激改善移植骨整合。
LIPUS的机制发挥其促进细胞代谢和组织修复的影响是复杂的,还没有完全理解,但它通常是意识到他们可能与机械应力和/或液体microstreaming LIPUS效应(65年- - - - - -68年]。超声波能产生振荡力疲软导致潜在身体组织的变化;这种力量可以作用于ECM跨膜蛋白和细胞内液体将机械信号转换为生化信号,影响目标基因表达和细胞功能23,69年]。已知的信号转导途径受LIPUS主要包括整合素和粘着斑信号通路,增殖蛋白激酶(MAPK)信号通路,声波刺猬(嘘)信号通路,BMP / Smad信号通路,cyclooxygenase-2 (cox - 2) /前列腺素E2 (PGE2)信号和基质细胞衍生因子- 1 (SDF-1) / C-X-C趋化因子受体4 (CXCR4)信号类型。这些信号通路最终都会激活bone-derived细胞粘附、迁移、增殖和成骨分化来刺激新骨形成,促进移植骨整合。这些通路的机械的研究可以阐明期间观察到的现象在活的有机体内从不同的角度研究。上述途径与监管相关bone-derived细胞生物学功能和移植骨整合推广LIPUS图进行了总结3。
3.1。整合素和粘着斑信号通路
整合蛋白家族的跨膜蛋白调节细胞和细胞外环境之间的联系。他们也是重要的机械感受器细胞LIPUS的力学信号转化为生化信号。许多研究表明,LIPUS刺激能够调节细胞膜上的整合素的表达水平。陈等人。70年)表明,LIPUS 60 mW /厘米2强度显著增加整合素α8 (ITGA8)表达鼠bmsc,促进了细胞的迁移能力通过粘着斑信号通路。肖et al。71年)发现LIPUS干预后,整合素的表达β1在老鼠bmsc增加和细胞迁移能力明显增强。“ECM-integrin-focal adhesion-cytoskeleton”连接的主要传播途径参与LIPUS信号进入细胞发挥生物学效应(72年]。焦粘连大蛋白复合物ECM蛋白质和细胞内的细胞骨架蛋白的连接,中心调节细胞粘附、迁移、和信号转导73年]。当LIPUS信号传播整合素,粘着斑激酶(FAK)是第一个磷酸化启动粘着斑信号通路(74年,75年),而磷酸化FAK可以激活下游PI3K / Akt信号通路调节osteogenesis-associated细胞的增殖和分化76年]。
唐et al。77年]表明,大鼠的治疗主要与LIPUS调节成骨细胞整合蛋白的表达α2,α5,β1,β3在细胞膜,促进成骨细胞分化和骨形成ITG / FAK / PI3K / Akt信号通路。谢et al。78年)表明,LIPUS治疗50或60 mW /厘米2强度为5分钟/天有效提升人类bmsc的扩散能力通过激活PI3K / Akt信号通路。Watabe et al。79年)发现LIPUS刺激显著调节整合素α5 (ITGA5)基因表达在小鼠成骨细胞来自于长骨,下颌骨,颅顶骨和提升osteogenesis-related基因的表达高山和Runx2 PI3K / Akt信号通路的激活。
此外,研究发现,LIPUS也可以激活β连环蛋白信号显著影响成骨细胞分化和骨组织再生(80年]。Akt激活可能会进一步诱发的磷酸化,糖原合成酶激酶3β(GSK3βAPC-Axin-GSK3),灭活β复杂,抑制的离解β连环蛋白,导致β连环蛋白积累,进入细胞核,促进转录和合成osteogenesis-associated因素(81年,82年]。因此,它是推测LIPUS刺激可以激活古典Wnt /β连环蛋白信号通过粘着斑信号通路,从而促进新骨形成,移植骨整合。然而,上述机制仍需进一步的研究确认。
3.2。MAPK信号通路
MAPKs可以激活细胞细胞外机械刺激引起的应激反应,调节机械信号的转导调节细胞增殖和分化83年]。MAPK通路也扮演着重要的角色在成骨细胞分化和骨形成的生物过程(84年]。
ITG / FAK / MAPK信号通路是一个规范的途径调节bone-derived细胞的生物活性。FAK磷酸化LIPUS刺激引起进一步激活三个重要组件,细胞外signal-regulated激酶(ERK),小君n端激酶(物)、下游和p38 MAPK通路(85年]。激活ERK信号主要是通过Ras / Raf MEK / ERK通路调节细胞增殖、迁移、分化、衰老和凋亡[86年]。目前的研究普遍认为,Runx2磷酸化可以通过ERK信号被激活,这是一个重要的机制促进成骨分化(87年]。此外,在细胞增殖物激活中起着关键作用,细胞凋亡和分化。然而,物对成骨分化的影响是有争议的。一些研究表明,物激活能够抑制脂肪形成的干细胞分化,促进成骨分化(88年]。其他的研究表明,物磷酸化的抑制干细胞增加了高山表达水平,促进了细胞的成骨分化能力89年]。p38 MAPK是一个压力激发了蛋白激酶(SAPK)可以激活内源性和外源性刺激通过MAP激酶激酶(MKK) 3/6参与细胞的应激反应,调节细胞增殖、凋亡和染色质重塑90年]。此外,p38激活成骨细胞分化[是必要的91年,92年),可以通过BMP信号,激活作用促进成骨细胞分化与Smad信号(93年,94年]。
高et al。95年)发现LIPUS可以调节不同的牙齿干细胞的增殖和细胞凋亡数量通过MAPK信号通路。物信号被激活LIPUS bmsc,特异性抑制物的途径阻止了促进LIPUS对细胞增殖的影响。Kaur et al。96年]表明LIPUS刺激ERK1/2 MC3T3-E1小鼠成骨细胞激活和调节Runx2的表达,OCN, OPN的基因。角等。97年]表明,LIPUS 2、15或30 mW /厘米2强度调节ERK1/2和p38鼠bmsc的激活,从而调节细胞成骨分化。此外,Kusuyama et al。98年]表明LIPUS提升床/ Tpl2激酶的表达在msc和进一步规范MEK1和ERK的磷酸化,抑制脂肪形成的分化,促进成骨细胞的分化。总之,作为一个群体的FAK的重要下游信号分子,MAPK通路成员在msc的转变中发挥了重要作用下成骨细胞细胞株LIPUS刺激。
3.3。嘘信号通路
嘘信号通路是一个经典通路,调节身体发展和体内平衡起着重要的作用在骨重建和再生99年,One hundred.]。bone-derived细胞受到外部刺激后,嘘ECM开始与膜受体的修补(Ptc)来缓解抑制波动性(Smo)蛋白质,随后促进Gli蛋白质进入细胞核,进一步激活下游osteogenesis-associated目标基因的转录101年],它直接影响到msc转换为成骨细胞细胞系(102年]。周et al。103年]表明LIPUS提拔的迁移和扩散MG63 osteoblast-like细胞加速骨形成和嘘抑制剂GDC0449显著抑制上述LIPUS的函数。松本et al。104年]发现LIPUS显著增加和功能基因的表达gli Gli2嘘信号通路和提升MC3T3-E1细胞的成骨分化,加速骨组织再生通过激活嘘通路。此外,另一项研究表明,激活嘘信号可以促进osteogenesis-related MC3T3-E1细胞的基因表达上调在Tyr397 FAK磷酸化(105年]。因此,LIPUS刺激不仅可以激活嘘信号通路还与FAK-associated途径促进osteoprogenitor细胞的成骨分化和骨重建。
3.4。BMP / Smad信号通路
我国的分泌蛋白是一组转化生长因子-β总科中扮演关键角色的规定骨代谢(106年]。后与I型和II型跨膜丝氨酸/苏氨酸激酶受体(BMPR-I和BMPR-II)在细胞表面,每个位置可以外部刺激信号转导到细胞的成骨分化调节bmsc [107年,108年]。BMP-2是一个典型的osteogenesis-promoting蛋白质。许多研究发现LIPUS可以显著促进BMP-2 bone-derived细胞合成和分泌改善骨代谢和促进骨形成64年,109年- - - - - -111年]。
BMP-2信号是通过细胞内信号转导蛋白称为Smads。当BMP-2与膜受体,Smads 1/5/9开始被磷酸化,激活。然后,p-Smad 1/5/9 Smad 4 oligomerize形成一个复杂的和被运入核调节下游基因的表达。Runx2的合成和许多其他骨形成相关因素可以刺激激活BMP-2 / Smad信号通路(106年]。Maung et al。112年)表明,LIPUS BMP-2在骨膜细胞的表达明显增加,促进了Smad1/5/9磷酸化,从而提高osterix转录(OSX)和改善这些细胞的成骨分化潜能。Zhang et al。113年)表明,LIPUS在20或30 mW /厘米2强度有效提升BMP-2和BMP-7表达干细胞,从而刺激成骨细胞的分化和诱导Runx2 OCN, OPN表达通过促进Smad1/5磷酸化。Runx2是一个转录因子在骨形成过程中一个重要的角色。研究发现,Runx2的表达在大鼠成骨细胞和bmsc显著调节LIPUS刺激促进成骨分化后的细胞(114年- - - - - -116年]。因此,作为成骨分化的规范监管途径,BMP / Smad Runx2通路激活各bone-derived超声波细胞也是一个重要LIPUS机制发挥其生物功能。
3.5。SDF-1 / CXCR4信号
早期的骨组织修复或移植骨整合,可以招募bmsc受伤的地区或植入网站发挥生物学功能,并在此过程中,细胞迁移和趋化性扮演重要的角色。SDF-1及其特定受体CXCR4,关键因素调节的bmsc移植骨重塑网站促进骨折修复,牵引成骨,提取插座愈合,移植骨整合117年- - - - - -119年]。王等人。120年)确认LIPUS可以刺激SDF-1在干细胞分泌,促进细胞迁移能力通过SDF-1 /趋化因子受体CXCR4通路。肖et al。71年)表明,LIPUS大大促进了老鼠bmsc的迁移和趋化作用,调节SDF-1和趋化因子受体CXCR4 mRNA表达的细胞,并增加SDF-1蛋白质合成和分泌。然而,在细胞治疗SDF-1 / CXCR4通路抑制剂AMD3100,上述功能LIPUS几乎完全阻塞。魏et al。121年]表明LIPUS促进鼠BMSC移植骨组织修复领域,发现SDF-1表达调节在当地修理区域和血清。同样,SDF-1 /抑制趋化因子受体CXCR4信号后,LIPUS的刺激功能显著降低。促进SDF-1-mediated BMSC移植通过LIPUS也是一个关键机制植入治疗的刺激,因为移植骨整合过程的过程在植入骨组织修复和再生。
3.6。cox - 2 / PGE2信号
来自花生四烯酸代谢物PGE2,已被证明是调节当bone-derived细胞执行他们的生物功能,和PGE2的表达与骨重建和再生密切相关122年]。研究表明,LIPUS可以有效增加成骨细胞cox - 2基因表达,从而促进PGE2表达式(123年,124年]。Kokubu et al。68年验证,cox - 2是PGE2的病原反应酶合成在MC3T3-E1 LIPUS刺激细胞。预处理与特定的细胞cox - 2抑制剂可以阻止LIPUS PGE2表达式和削弱的促进效应细胞的成骨能力。Naruse et al。125年]表明,骨重建的速度显著降低cox - 2基因敲除小鼠。此外,促进骨再生LIPUS引起的刺激也显著抑制。然而,注入PGE2受体受体激动剂的敏感性恢复小鼠LIPUS干预。此外,Hidaka et al。126年)发现LIPUS干预能提高PGE2水平在骨组织修复区域的微环境和招募bmsc通过当地PGE2促进骨再生。唐et al。77年]进一步证实LIPUS刺激cox - 2表达通过FAK / PI3K / Akt和ERK1/2 MC3T3-E1细胞信号通路调节PGE2的合成,有效地促进成骨细胞分化和骨形成。因此,PGE2可以直接由cox - 2和可能的关键目标LIPUS刺激对骨再生和移植骨整合。
迄今为止,尽管许多研究已经阐明LIPUS的信号通路调节osteogenesis-associated细胞功能,促进新骨形成,这些通路是如何交互的,哪些途径中扮演最重要的角色在植入治疗仍不清楚。在未来,在活的有机体内植入模型应该用于更直观的验证和进一步调查的作用机制。
4所示。临床工作的应用和前景LIPUS牙科植入
LIPUS近年来被广泛的作为一种方便、有效的方法,促进骨折愈合和骨缺损修复。LIPUS通过美国食品和药物管理局(FDA)早在1994年和2000年加速新鲜骨折愈合和骨不愈合的结合127年]。目前,临床应用的LIPUS牙科植入仍处于起步阶段。然而,根据现有的在活的有机体内研究和细胞生物学研究,我们推测,LIPUS可能有很好的应用价值在促进骨整合未来植入物的临床实践。
在临床研究Abdulhameed et al。128年],LIPUS应用于患者牙科植入前磨牙地区加快骨整合。2周后植入手术,LIPUS干预在30 mW /厘米2强度和频率为1.5 MHz用于10周,与治疗一周两次每次20分钟。手术后6个月,临床和imageological检查表明,植入物较低的边际骨质流失LIPUS治疗组,观察垂直骨再生,移植稳定系数由共振频率(RF)分析显著增加的价格相比传统治疗组。在另一个双盲临床研究中,这个研究小组也证实,LIPUS刺激都可以显著提高植入物稳定性评估骨结构分形维数(FD)分析和射频分析(图4)[129年]。因此,在愈合期间LIPUS可以有效促进移植骨整合,缩短治疗周期临床病人。此外,上述研究推测LIPUS可以用来保存最初不稳定的植入物,协助获取更高质量的骨整合,从而提高移植的成功率,尤其是骨质疏松症和糖尿病的患者,可以影响骨重塑。
(一)
(b)
(c)
此外,Abdulhameed等人观察到骨颊板的厚度的增加在植入区由LIPUS刺激,具有统计上的显著差异,而对照组的病人常规治疗(128年]。此外,金正日et al。130年]发现当地干预LIPUS患者上颌窦底提升可以有效促进新骨的形成,从而提供足够的骨量的植入手术在上颌后牙区。基于这些研究,可以使用LIPUS骨增加手术的病人在植入前或在将来加速骨再生和缩短治疗周期不足的患者植入牙槽骨。
LIPUS具有低毒性、低免疫原性,noninvasiveness,针对选择性高,可重复性11,23,69年]。当前临床应用LIPUS并未造成任何discomfort-related症状的病人,也没有异常反应,如发红、肿胀或发炎,曾被观察到在当地后软组织干预。此外,便携式LIPUS仪器体积小、由一个移动单元,和应用程序不受空间限制。因此,在未来,作为一个有效的,安全的,舒适的物理治疗方法,LIPUS可能导致椅边或家庭治疗模式的采用协助牙医和病人在实现更高质量的移植骨整合,促进骨再生在植入在缺陷区域,甚至防止边缘骨质流失,提高长期植入的保留率。然而,更多的前瞻性群组研究和随机对照试验(相关的)是必要的在未来确定的功能和机制LIPUS并确定LIPUS在临床实践中使用的适应症口腔植入,从而进一步支持它的应用价值和前景。
5。结论
小说理疗,LIPUS已广泛应用于骨组织、软骨组织和软组织修复和重建,许多研究已经用它来促进口腔颌面组织的再生。领域的牙科移植学LIPUS的应用仍处于起步阶段。现有的研究提供一定的研究基金会关于LIPUS的机制和临床功能,但仍然需要进一步讨论。
综述,基于现有的研究中,人们发现LIPUS对牙科植体骨整合有明显的促进作用,这表明LIPUS植入手术后可以缩短治疗周期,加快高骨重建。Bone-derived细胞粘附、增殖、迁移和分化植入物表面的骨整合过程中发挥关键作用。本文系统地总结了当前角色的LIPUS生物功能的细胞及相关机制。此外,本文还指出LIPUS临床牙科植入的应用前景。尽管面临许多挑战,基于LIPUS的经验应用在骨组织疾病的治疗,如骨折和骨缺损的潜在价值LIPUS临床牙科植入可能远远超出现有的报告。
基于LIPUS机制的深入探索在体外,我们建议从一个小动物模型转换到一个大型动物模型被考虑在活的有机体内验证实验。模型的颚骨植入负重压力可以建立和观察期可以进一步扩展到更令人信服地检测LIPUS的效果。另外,我们还建议探索LIPUS的治疗效果在植入体骨整合的微环境异常,如糖尿病或骨质疏松症和澄清的干预效果LIPUS植入初稳性较差或愈合不良状态,提供一个新的理论依据改善牙齿植入术的成功率和扩大临床适应症。
数据可用性
没有数据被用来支持本研究。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
这项工作是支持的年轻科学家计划北京口腔医院,首都医科大学(没有。YSP202104),中国国家自然科学基金(62071313)。