钛，采用元素符号Ti表示，具有22个原子数（代表22个质子和22电子），原子质量等于47.90u。它是一个坚硬的光过渡金属，白色金属光泽，在室温下耐腐蚀。钛最初于1790年由英国牧师威廉·贾斯汀格雷戈尔在处理磁砂时发现。此后，该元素是由德国化学家海因里希克拉普罗特在金红石矿物（二氧化钛）中再次分离得到。为了纪念泰坦（希腊神话中天王星和伽倻的儿子），于1795年被命名为矿物钛。然而，在1887年，金属钛仍无法提纯，1938年，钛的商业化开发才开始出现。直到1946年，金属钛的使用认为走出实验室。之后，威廉贾斯汀克罗尔通过四氯化钛（四氯化钛）与镁在在800℃氩气中的还原，使得商业钛的开发得到了进一步发展。此化学过程被普遍称为“‘克罗尔过程’’，它是获得商业钛最常用的方法。根据该方法，可以得到被称为海绵钛的多孔产物，随后纯化以达到商业产品。

文献综述表明，钛最早在牙科的使用是60年代偶尔得之的。1965年，瑞典医生Per-Ingvar Branemark使用钛制的观察摄像机研究家兔胫骨血液微循环时，发现钛金属和骨骼是可以完全结合的，且骨对该观察摄像头没有任何排斥反应，且要撤去这些摄像头是非常困难的。在此基础上，Branemark开发了特殊的柱形种植体植入兔和狗的胫骨。此后，钛种植体植入人体上、下颌骨中，成为安全有效的长期固定体。1982年，Branemark在加拿大多伦多介绍了他的研究结果与植入物，报道其种植体成功率接近97％，由此获得了国际科学界的一致认可。Branemark明确了种植体与骨的结合理论。

骨结合是一个与时间相关的愈合过程，通过异质材料与骨的临床无症状刚性结合，在骨功能性的负载过程中得以实现（Zarb＆Albrektsson），异质材料最终保留在骨中实现一定的功能。组织学表现与功能性骨强直相似，种植体表面与骨质间无纤维或结缔组织。

骨整合阶段

由于骨质缺损，发生直接骨愈合。原发性骨折愈合和骨结合在由预存的骨基质激活。当基质暴露于细胞外液，非胶原蛋白和生长因子均被释放，激活骨修复。一旦被激活，骨结合分为3个生物阶段：

•编织骨形成;

•骨量的适应性负荷（片状和平行纤维质骨沉积）;

•骨结构的适应性负荷（骨重建）。

近期的研究发现，根据对OPN、BSP及Ⅰ型胶原的组织学分析，可以看出，在骨结合过程中，初期所形成的骨中OPN等均为高表达，说明是不成熟的编织骨，而后期表达逐步下降，钙、磷水平不断上升。由此Maiko等细分了骨改建的过程，将其分为五个阶段，即：炎症阶段（植入后1-3天）；骨形成开始（3-14天）；伪整合阶段；替代编织骨；骨整合。由此可见，种植体周围骨整合机制与骨折后的愈合过程相似。但也有不同之处。骨整合是延两个不同的方向进行的，从宿主骨向种植体的距离成骨（distance osteogenesis）以及由种植体向宿主骨的接触成骨（contact osteogenesis），而后者较前者的成骨速度快30%，由于种植体表面原本没有任何骨组织，因此这种成骨方式又被称为新生成骨（de novo bone formation）。

骨结合的临床评价

1.临床动度实验，种植体发生动度是未发生骨结合的明确的证据。临床的稳定性并不是确定骨结合的确凿证据

2、X光片显示出骨植入物之间的明显的直接接触已被列为骨结合证据。种植体周围透亮区是纤维组织存在的依据，而缺乏这样的区域也不是证明骨结合的明确指示。其原因是，X线影像的最佳分辨率容量为0.1毫米的范围内，而软组织单元的尺寸为0.01毫米的范围内；因而纤维组织是不能用X线影像显示出来的。

3. 使用金属工具探测并分析声波显示骨结合。然而，并不存在典型的’’声图''来判断种植体是整合在纤维组织中或是骨组织中。

决定因素

骨结合是骨内植入物成功的的基础。该过程本身就是相当复杂的，众多因素将影响骨形成和维持种植体表面的骨特性。要充分了解什么因素影响骨结合，界面间的紧密性是第一位的。

骨-种植体界面

骨结合是一个惊人的现象，其中骨直接与植入物表面结合，界面接不存在任何胶原纤维母细胞或基质。许多研究得出的结论是，骨结合的强度远高于纤维包裹的种植体结合强度。骨和植入物界面间的强度在种植体植入逐渐增强（0-12周）。界面间的强度与骨和植入物间的面积相关。可能影响界面的强度的其他因素是生物物理刺激和骨愈合时间的长短。

生物相容性

商用纯钛被广泛用于植入材料，其有高度的生物相容性，具有良好的耐腐蚀性，对巨噬细胞和成纤维细胞没有毒性，不会引起种植体周围组织的炎症反应，可形成氧化物层，并具有损伤时的再氧化的自我修复。

二氧化钛

当Ti（钛）或Ti合金暴露在空气中或正常生理环境中时，氧化物层形成，通常以二氧化钛的形式存在。该氧化物层保护植体免受腐蚀。氧化层中存在钙和磷酸根离子，这表明，骨与植入物界面中存在活性离子交换。此外，多孔表面也存在增强离子相互作用，启动双重的物理和化学锚固系统，增强了骨负载能力。多孔表面可以通过骨的三维结构增加的愈合率，增强拉伸强度。大部分市售的植入物通过等离子喷涂进行表面处理。钛等离子喷涂技术是在高温下，将熔融液滴以粉末形式喷洒到植入物表面，由此，增加表面积，增加骨接触，实现三维结构上的强度增加。钛等离子喷涂的缺点是剥脱和由于高温造成开裂的危险。

HA涂层具有增加表面积，降低腐蚀速率，并促进成骨细胞分化骨形成的优势。另外，生物力学HA涂层植入物能够更好地承受负荷。HA的其它优点包括所形成的骨结构更佳、矿化更高。 HA形成的骨结合使它成为一个非常理想的表面处理。

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