学位論文の内容の要旨 論文提出者氏名 MADI Marwa Ibrahim Khalil Ibrahim 論文審査担当者 主査和泉雄一 副査山口朗寺島達夫 論文題目 The Influence of different implant surface modifications on peri-implantitis progression and treatment ( 論文内容の要旨 ) ( 緒言 ) 近年インプラントの骨結合を促進するためにインプラント表面を様々に改変したインプラントが開発され インプラントの臨床成績は著しく向上した 現在 骨結合型の歯科インプラント ( 以下インプラント ) を用いた補綴治療 ( 以下インプラント治療 ) は確実な治療法となっている 一方で 長期症例においてインプラント周囲組織が炎症性に破壊される インプラント周囲炎 が大きな問題となっている 特に 骨結合を促進する目的で表面改変されたインプラントは インプラント周囲炎に罹患し易く その進行も早いことが報告されている さらに インプラント表面改変の手法として 骨と親和性の高いハイドロキシアパタイト (HA) をインプラント表面にコーティングしたインプラントは 骨結合が速いため初期の臨床成績に優れるが 長期の臨床性成績に劣ることも報告されている そこで インプラントとして代表的な表面処理である 機械研磨 と サンドブラスト酸エッチング処理 さらに HA コーティングとして代表的な プラズマ溶射 HA コーティング そして最近臨床応用された薄さ 1-µm の スパッタリング HA コーティング の4 種類の表面処理の異なるインプラントにおいて インプラント周囲炎の発症とその進行が異なるかを明らかにする目的で イヌを用いて実験をおこなった インプラントをイヌの下顎に埋入し インプラント周囲炎を惹起させ 放射線学的および組織学的に評価をおこなった ( 方法 ) 本研究の動物実験は 東京医科歯科大学実験動物委員会の承認を得ておこなった 9 匹の雌ビーグル成犬を用い 抜歯およびインプラント埋入手術は 全身麻酔および局所麻酔下でおこなった 下顎両側小臼歯を抜歯し 3 ヶ月後に 72 本の 4 種類の異なる表面性状 ( 機械研磨 サンドブラスト酸エッチング 薄さ 1-µm スパッタリング HA コーティング プラズマ溶射 HA コーティング ) のインプラントをランダムに埋入した インプラントを埋入して 3 ヶ月後に 結紮線を用いインプラント周囲炎を惹起した 実験 1: インプラント周囲炎の惹起とインプラント周囲炎初期の状況の評価 - 1 -
インプラント周囲炎を惹起してから 1 ヶ月毎に 4 ヶ月間 放射線学的周囲骨レベル probing depth clinical attachment level modified gingival index を測定した 実験 2: インプラント周囲炎の進行状況の評価結紮線によってインプラント周囲炎を惹起した 9 匹のイヌの 6 匹のイヌにおいて 4 ヶ月後に結紮線を除去して その後のインプラント周囲炎の進行を 5 ヶ月間評価した 具体的には 放射線学的周囲骨レベル probing depth clinical attachment level modified gingival index を評価した 実験 3: インプラント周囲炎による骨欠損の種類と大きさの評価インプラント周囲炎を惹起した 9 匹のイヌの中の4 匹では 進行したインプラント周囲炎における骨欠損の種類と大きさを評価した. 外科処置により歯肉を剥離し インプラント周囲炎による骨欠損を直接肉眼で評価し 骨欠損の大きさを測定した 実験 4: インプラント表面性状の変化と周囲組織の評価インプラント周囲炎を惹起し その 4 ヶ月後に結紮線を除去し さらに 5 ヶ月後に イヌを屠殺し インプラント表面性状の変化と周囲骨組織の評価を組織学的に行った ( 結果と考察 ) 実験 1: インプラント周囲炎の惹起とインプラント周囲炎初期の状況の評価全てのインプラントにおいて インプラント周囲炎が惹起された インプラント周囲炎を惹起してから 4 ヶ月後の放射線学的な観察ではプラズマ溶射 HA コーティングのインプラントの周囲において 他のインプラントに比較して顕著に周囲骨の減少が起きた 骨吸収量は プラズマ溶射 HA コーティングで 2.3 ± 0.6 mm 薄膜スパッタリング HA コーティングで 1.4 ± 0.8 mm サンドブラスト酸エッチングで 1.2 ± 0.7 mm 機械研磨で 1.3± 0.8 mm であり プラズマ溶射 HA コーティングのインプラント周囲の骨破壊が最も著しかった 実験 2: インプラント周囲炎の進行状況の評価結紮線によってインプラント周囲炎を惹起し その 4 ヶ月後に結紮線を除去してインプラント周囲炎の進行を 5 ヶ月間評価した この期間においてすべてのインプラントにおいて probing depth clinical attachment level の著しい悪化が見られた (p < 0.05) このインプラント周囲炎の進行期においても さらに骨吸収が進行した ( 機械研磨 : 0.2 mm サンドブラスト酸エッチング: 0.3 mm 薄膜スパッタリング HA コーティング : 0.2 mm プラズマ溶射 HA コーティング : 0.4 mm) インプラント周囲炎が惹起された環境下で 1µm スパッタリング HA コーティングと機械研磨とサンドブラスト酸エッチングのインプラントの周囲の組織は同様の反応を示した 薄膜スパッタリング HA コーティングは骨伝導性に優れる一方で インプラント周囲炎の進行期おいても インプラント周囲の組織破壊が他のインプラントに比較して著しくないことが示された 実験 3: インプラント周囲炎による骨欠損の種類と大きさの評価インプラント周囲炎による骨欠損の形態は 噴火口状骨欠損 裂開を伴う骨欠損 水平性の骨欠損の 3 種類に分類された クラス1( 噴火口状骨欠損 ) は M, SA, S のインプラント周囲で最もよく観察された. 一方 プラズマスプレー HA コーティングのインプラントにおいてはクラス 2( 裂 - 2 -
開を伴う骨欠損 ) が観察された しかし それぞれのインプラント周囲の骨欠損の深さに 統計学的有意な差は観察されなかった (P>0.05) 実験 4: インプラント表面性状の変化と周囲組織の評価インプラント周囲炎を惹起し その 4 ヶ月後に結紮線を除去し さらに 5 ヶ月後に イヌを屠殺し インプラント表面性状の変化と周囲骨組織の評価を組織学的に行った 全てのインプラントにおいてインプラント周囲に骨欠損が存在し 巨細胞を混在した炎症性細胞がインプラント周囲軟組織で観察された 骨欠損とは対照的に インプラントに直接接着している薄膜の骨が観察された 骨とインプラントの組織学的結合を表す bone implant contact ratio の最大値はスパッタリング HA コーティングの 98.1% で 最小値は機械研磨インプラントの 70.4% であった 薄膜スパッタリング HA コーティングは骨埋入部の先端の 1/3 において完全に吸収され 上部 1/3 の部分においてもほとんど吸収されていた 一方 プラズマ溶射 HA コーティングにおいては 完全にコーティングされた HA が残っていた 薄膜コーティングされた HA は 骨結合に有利に作用するが 生体内で次第に吸収されることが確認された 薄膜コーティングされた HA のこのようなユニークな特徴は 骨と結合した後にインプラント周囲炎が起きた場合においても 有利に作用すると考えられる ( 結論 ) これらの一連の実験結果から インプラント周囲炎を惹起した場合のインプラント周囲組織の反応は インプラントの表面性状によって異なることが示唆された 特に インプラント周囲炎の進行において 薄膜 (1 µm) スパッタリング HA コーティングしたインプラントと プラズマ溶射 HA コーティングしたインプラントは異なることが明らかとなった - 3 -
論文審査の要旨および担当者 報告番号甲第 4562 号 MADI Marwa Ibrahim Khalil Ibrahim 論文審査担当者 論文題目 主査和泉雄一副査山口朗寺島達夫 The Influence of different implant surface modifications on peri-implantitis progression and treatment ( 論文審査の要旨 ) 現在 骨結合型の歯科インプラント ( 以下インプラント ) を用いた補綴治療 ( 以下インプラント治療 ) は確実な治療法となっている インプラント治療が盛んにおこなわれる一方で 長期症例においてインプラント周囲組織が炎症性に破壊される インプラント周囲炎 が大きな問題となっている 特に 骨結合を促進する目的で表面改変されたインプラントは インプラント周囲炎に罹患し易く その進行も早いことが報告されている さらに インプラント表面改変の手法として 骨と親和性の高いハイドロキシアパタイト (HA) をインプラント表面にコーティングしたインプラントは 骨結合が速いため好んで使用さているが その長期予後が危惧されている. このような臨床的な状況を考慮し インプラントの表面改変がインプラント周囲炎の惹起と進行に及ぼす影響を明らかにする目的で 本研究を計画したことは高く評価できる 本研究においては 代表的な表面処理である 機械研磨 (M) と サンドブラスト酸エッチング処理 (SA) さらに HA コーティングとして代表的な プラズマ溶射 HA コーティング (P) そして最近臨床応用された薄さ 1-µm の スパッタリング HA コーティング (S) の4 種類の表面処理の異なるインプラントが実験に用いられた これらのインプラントをイヌの下顎に埋入し 結紮線をインプラント上部に巻くことで インプラント周囲炎を惹起させた ( 実験 1) さらに インプラント周囲炎を惹起させた後に 結紮線を除去し インプラント周囲炎の進行の違いについて評価した ( 実験 2) そして 進行したインプラント周囲炎における骨欠損の種類と大きさを評価した ( 実験 3) さらにインプラント表面性状の変化と周囲組織の評価をおこなった ( 実験 4) これらの実験において 臨床的なパラメーターに加えて 放射線学的にインプラント周囲骨の吸収量を定量し さらに組織学的な観察と定量をおこなっている これら一連の実験において 使用された材料 インプラント周囲炎の動物実験モデル 解析方法は適切に選択されている これらの実験において以下の結果を得た (1) 全てのインプラントにおいて インプラント周囲炎が惹起されたが インプラント周囲炎を惹起してから 4 ヶ月後の放射線学的な観察ではプラズマ溶射 HA コーティングのインプラントの周囲骨の減少が 他のインプラントに比較して顕著であった 骨吸収量は プラズマ ( 1 )
溶射 HA コーティングで 2.3 ± 0.6 mm スパッタリング薄膜 HA コーティングで 1.4 ± 0.8 mm サンドブラスト酸エッチングで 1.2 ± 0.7 mm 機械研磨で 1.3± 0.8 mm であった (2) 結紮線によってインプラント周囲炎を惹起し その 4 ヶ月後に結紮線を除去してインプラント周囲炎の進行を 5 ヶ月間評価した この期間においてすべてのインプラントにおいて probing depth clinical attachment level の著しい悪化が見られた 放射線学的解析結果から 進行期においてさらに骨吸収が進行することが明らかになった (3) インプラント周囲炎による骨欠損の形態は 噴火口状骨欠損 裂開を伴う骨欠損 水平性の骨欠損の 3 種類に分類された クラス1( 噴火口状骨欠損 ) は機械研磨 ブラスト酸エッチング 薄膜スパッタリング HA コーティングのインプラント周囲で最もよく観察された 一方 プラズマ溶射 HA コーティングインプラントにおいてはクラス 2( 裂開を伴う骨欠損 ) が観察された しかし それぞれのインプラント周囲の骨欠損の深さに 統計学的有意な差は観察されなかった (4) インプラント周囲炎を惹起し その 4 ヶ月後に結紮線を除去し さらに 5 ヶ月後に イヌを屠殺し インプラント表面性状の変化と周囲骨組織の評価を組織学的に行った 全てのインプラントにおいてインプラント周囲に骨欠損が存在し 巨細胞を混在した炎症性細胞がインプラント周囲軟組織で観察された 骨とインプラントの組織学的結合を表す bone implant contact ratio の最大値はスパッタリング薄膜 HA コーティングの 98.1% で 最小値は機械研磨インプラントの 70.4% であった スパッタリング薄膜 HA コーティングは骨埋入部の先端の 1/3 において完全に吸収され 上部 1/3 の部分においてもほとんど吸収されていた 一方 プラズマ溶射 HA コーティングにおいては 完全にコーティングされた HA が残存していた 以上の実験結果は 論文中に明確に提示されており 実験結果に対する考察は論理的に適切になされていた これらの研究結果から インプラント周囲炎を惹起した場合のインプラント周囲組織の反応は インプラントの表面性状によって異なることが示された また スパッタリング薄膜 HA コーティングしたインプラントにおいては プラズマ溶射 HA コーティングしたインプラントに比較して インプラント周囲炎の進行が遅れることが明らかになった インプラント治療が広くおこなわれる一方で 長期症例におけるインプラント周囲炎の発症が大きな問題となっている そのため 動物実験を用いてインプラント表面性状とインプラント周囲炎の誘発と進行について明らかにした本研究は インプラント臨床に有用な情報を提供し 歯科医学の発展に大きく貢献すると考えられる よって 博士 ( 歯学 ) の学位請求論文として十分価値あるものと認められた ( 2 )