無機(jī)骨材料對(duì)上頜竇提升術(shù)后骨再生的影響*

趙 晶 周新文 章 濤 劉洪飛 徐 輝

上頜后牙區(qū)由于其特殊的解剖結(jié)構(gòu)，如上頜竇底過低、牙槽骨高度不足、骨質(zhì)疏松等原因，常常缺乏足夠的骨量支持種植體，限制了上頜后牙區(qū)域種植手術(shù)的開展，臨床上常采用上頜竇提升術(shù)解決這一問題[1,2]。

上頜竇提升術(shù)的成功與否與擴(kuò)增區(qū)域的新生骨量密切相關(guān)。由于上頜竇位于上頜骨內(nèi)，并通過上頜竇裂孔與鼻腔相通，呼吸運(yùn)動(dòng)可以造成上頜竇及鼻腔內(nèi)的氣壓變化，吸氣時(shí)上頜竇內(nèi)存在負(fù)壓作用[3,4],進(jìn)而可能對(duì)擴(kuò)增區(qū)域的骨再生產(chǎn)生影響，因此了解上頜竇提升術(shù)術(shù)后新生骨的改建過程十分必要。本實(shí)驗(yàn)對(duì)兔進(jìn)行了模擬上頜竇提升術(shù)，并對(duì)術(shù)后新生骨的改建過程及破骨細(xì)胞的分布情況進(jìn)行觀察，探討無機(jī)骨材料填充對(duì)上頜竇提升術(shù)后骨再生的影響。

1.材料方法

1.1 動(dòng)物分組及模擬上頜竇提升術(shù) 選用成年雄性日本大耳白兔8只，體重約3.0kg。隨機(jī)分為2組，每組四只。2%戊巴比妥鈉1.2ml/kg經(jīng)耳緣靜脈注射。全身麻醉成功后，鼻部脫毛備皮，常規(guī)消毒。在兔鼻骨處做一個(gè)長(zhǎng)度約為2.0cm垂直切口，切開皮膚和皮下組織，剝離骨膜直至充分暴露兔鼻骨及鼻切骨縫。在無菌生理鹽水冷卻下，用小球鉆在鼻骨左右兩側(cè)形成大約1.0cm×0.5cm橢圓形開窗，開窗時(shí)注意避免損傷竇黏膜。使用黏膜剝離器仔細(xì)分離竇黏膜，將其自竇底壁和側(cè)壁抬高，形成容納移植材料的空間。實(shí)驗(yàn)側(cè)植入無機(jī)骨材料(日本東北大學(xué)大學(xué)院齒學(xué)研究所制備)，對(duì)照側(cè)則不植入材料，僅使血凝塊充滿擴(kuò)增空間。在開窗處表面覆蓋可吸收Bio-Gide膠原膜(Geistlich蓋氏制藥公司，瑞士)，以阻止周圍纖維結(jié)締組織的長(zhǎng)入。骨膜及皮膚完全復(fù)位后嚴(yán)密縫合。

1.2 標(biāo)本制備及組織學(xué)觀察 分別在術(shù)后4周和8周處死動(dòng)物。經(jīng)4%多聚甲醛灌流后，取得手術(shù)區(qū)域的組織塊。將標(biāo)本在4%多聚甲醛中固定24小時(shí)，然后置于10%EDTA液內(nèi)脫鈣。沿縱軸將標(biāo)本切開，常規(guī)梯度乙醇脫水，石蠟包埋，制備厚度為3μm的連續(xù)石蠟切片。HE染色，在顯微鏡下進(jìn)行組織學(xué)觀察。

1.3 TRAP染色 取各組切片，常規(guī)脫蠟水化，梯度酒精脫水，酒石酸鹽緩沖液孵育標(biāo)本20 min，TRAP染色液孵育15min，流水沖洗3min，甲基綠復(fù)染5min，沖洗，中性樹膠封片。

1.4 組織形態(tài)測(cè)量學(xué)分析 每組切片各隨機(jī)選取5張，在顯微鏡下觀察組織學(xué)形態(tài)，并運(yùn)用IDA-2000醫(yī)學(xué)圖像分析系統(tǒng)進(jìn)行組織形態(tài)測(cè)量學(xué)分析。每個(gè)標(biāo)本需測(cè)量以下項(xiàng)目：竇底提升高度(即擴(kuò)增空間的最大高度，以mm表示)、新生骨面積比(新生骨面積與全部測(cè)量面積之比)及破骨細(xì)胞數(shù)量。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 所有數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，使用SPSS11.5統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行方差分析和t檢驗(yàn)。檢驗(yàn)水準(zhǔn)以P＜0.05具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2.結(jié)果

2.1 組織學(xué)觀察

2.1.1 術(shù)后4周 實(shí)驗(yàn)組擴(kuò)增區(qū)域呈凸出狀。新生骨自竇腔周圍骨壁及竇黏膜側(cè)開始形成，并沿移植無機(jī)骨顆粒向擴(kuò)增區(qū)域中心生長(zhǎng)(圖1A)。擴(kuò)增區(qū)域內(nèi)部及靠近竇黏膜處的新生骨表面可見少量TRAP染色的破骨細(xì)胞(圖1B,C)。

對(duì)照組擴(kuò)增區(qū)域呈凹陷狀，小梁狀編織骨自上頜竇竇腔周圍骨壁和竇黏膜側(cè)開始形成，并逐漸向擴(kuò)增區(qū)域中心生長(zhǎng)。擴(kuò)增區(qū)域未見血凝塊殘余，無明顯炎癥反應(yīng)(圖1D)。擴(kuò)增區(qū)內(nèi)部新生骨表面可見少量TRAP染色的破骨細(xì)胞(圖1E)。在靠近擴(kuò)增區(qū)竇黏膜側(cè)的新生骨表面可見大量破骨細(xì)胞(圖1F)。

2.1.2 術(shù)后8周 實(shí)驗(yàn)組擴(kuò)增區(qū)域仍呈凸出狀，擴(kuò)增空間內(nèi)充滿新生骨和無機(jī)骨顆粒(圖2A)。擴(kuò)增區(qū)域內(nèi)部及靠近竇黏膜處的新生骨表面可見少量TRAP染色的破骨細(xì)胞(圖2B,C)。

對(duì)照組擴(kuò)增區(qū)域的凹陷進(jìn)一步加深，擴(kuò)增空間內(nèi)充滿板層骨和脂肪組織，在竇腔周圍骨壁及竇黏膜側(cè)可見連續(xù)皮質(zhì)骨(圖2D)。在擴(kuò)增區(qū)內(nèi)及靠近竇黏膜處的新生骨表面可見少量TRAP染色的破骨細(xì)胞(圖 2E，F(xiàn))。

2.2 組織形態(tài)測(cè)量學(xué)分析

2.2.1 竇底提升高度 術(shù)后4周至8周，對(duì)照組竇底提升高度顯著下降(P＜0.001)，而實(shí)驗(yàn)組竇底提升高度無明顯改變。實(shí)驗(yàn)組竇底提升高度顯著大于對(duì)照組 (P＜0.001)(圖3)。

2.2.2 新生骨面積比 術(shù)后4周至8周，實(shí)驗(yàn)組新生骨面積明顯增加(P＜0.001)，而對(duì)照組新生骨面積比顯著下降(P＜0.01)。術(shù)后8周時(shí)實(shí)驗(yàn)組新生骨面積比對(duì)照組明顯增加(P＜0.01)(圖4)。

2.2.3 破骨細(xì)胞數(shù)量 術(shù)后4周至8周，對(duì)照組在竇黏膜側(cè)新生骨表面(P＜0.001)和擴(kuò)增區(qū)域內(nèi)部(P＜0.01)的破骨細(xì)胞數(shù)量均較實(shí)驗(yàn)組明顯增多。術(shù)后4周時(shí)，對(duì)照組在竇黏膜側(cè)新生骨表面的破骨細(xì)胞數(shù)量較擴(kuò)增區(qū)域內(nèi)部明顯增多(P＜0.001)，而實(shí)驗(yàn)組在兩個(gè)部位的破骨細(xì)胞數(shù)量無明顯差異(圖 5)。

3.討論

上頜竇提升術(shù)的目的是為上頜竇下方的種植區(qū)提供額外骨量，以確保種植體有足夠的骨組織支持。兔的上頜竇解剖結(jié)構(gòu)與人類相似，因此本研究采用兔動(dòng)物模型來探討無機(jī)骨材料對(duì)上頜竇提升術(shù)后骨改建的影響[5]。

上頜竇通過上頜竇裂孔與鼻腔相通，因此呼吸運(yùn)動(dòng)可以影響到上頜竇及鼻腔內(nèi)的氣壓變化[3,4,6]。日本學(xué)者淺井澄人將凝血塊移植入兔上頜竇提升術(shù)擴(kuò)增區(qū)域內(nèi)，并在實(shí)驗(yàn)組使用明膠海綿堵塞兔上頜竇裂孔，以改變上頜竇及鼻腔內(nèi)的壓力，進(jìn)而觀察上頜竇提升術(shù)后擴(kuò)增區(qū)域的骨改建情況。其結(jié)果顯示，上頜竇裂孔堵塞組新生骨的成骨速度和質(zhì)量明顯優(yōu)于未堵塞組，證明空氣壓力能夠影響到擴(kuò)增區(qū)域的骨改建[6]。

血凝塊內(nèi)含有多種內(nèi)源性細(xì)胞生長(zhǎng)因子，在骨組織再生過程中發(fā)揮重要作用。本研究利用淺井先生建立的兔上頜竇提升術(shù)動(dòng)物模型，在對(duì)照組將血凝塊植入上頜竇提升術(shù)后擴(kuò)增區(qū)域內(nèi)，對(duì)擴(kuò)增區(qū)域內(nèi)破骨細(xì)胞的分布情況進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，對(duì)照組上頜竇竇黏膜側(cè)新生骨表面的破骨細(xì)胞數(shù)量較擴(kuò)增區(qū)域內(nèi)部明顯增多。骨組織的改建與外力有著密切關(guān)系。在生理情況下，骨改建過程既包括骨的沉積，也包括骨吸收，二者處于平衡狀態(tài)。在受到壓應(yīng)力的部位破骨細(xì)胞活躍，發(fā)生骨吸收；而在受到拉應(yīng)力的部位成骨細(xì)胞活躍，出現(xiàn)骨增生。作者推測(cè)上頜竇內(nèi)存在的空氣壓力導(dǎo)致竇黏膜側(cè)破骨細(xì)胞功能活躍，進(jìn)而加快了新生骨的吸收。對(duì)照組上頜竇提升術(shù)擴(kuò)增區(qū)域內(nèi)血凝塊缺乏足夠強(qiáng)度，無法抵御外界壓力，從而導(dǎo)致部分?jǐn)U增區(qū)域的喪失。

目前用于上頜竇提升術(shù)的植入材料種類繁多，較常用的有自體骨、異體骨、人工骨合成材料及各種材料的混合物[7-9]。每種移植材料各有其優(yōu)缺點(diǎn)，采用何種移植材料應(yīng)考慮到上頜竇特殊的解剖結(jié)構(gòu)。本研究中實(shí)驗(yàn)組所使用的無機(jī)骨材料是一種具有骨傳導(dǎo)作用的骨移植材料，其組成成分與人骨組織相似，并具有足夠的強(qiáng)度，能夠?yàn)楣羌?xì)胞的長(zhǎng)入提供支架[7,10]。以無機(jī)骨顆粒作為上頜竇擴(kuò)增區(qū)域的植入材料，結(jié)果顯示無機(jī)骨顆粒能夠引導(dǎo)新骨長(zhǎng)入，破骨細(xì)胞在竇黏膜側(cè)和擴(kuò)增區(qū)域內(nèi)部新生骨表面的分布無明顯差異，同時(shí)竇底提升高度也得到了有效地維持。作者推論在上頜竇提升術(shù)中使用無機(jī)骨填充材料具有良好的骨重建效果，并可抵抗上頜竇內(nèi)的空氣壓力，是解決上頜后牙區(qū)骨量不足患者進(jìn)行種植義齒修復(fù)的一種有效方法。

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