牽張成骨在口腔種植術(shù)中的臨床與基礎(chǔ)研究進(jìn)展

王佳帥 姜明敏

口腔種植學(xué)是20世紀(jì)30年代發(fā)展起來的一門獨(dú)立學(xué)科。種植義齒以其美觀、舒適、咀嚼功能好、不損傷鄰牙等一系列優(yōu)點(diǎn)逐漸被越來越多的缺牙患者所接受。為保證種植成功率，種植術(shù)對(duì)骨質(zhì)和骨量有著極高的要求。臨床上由于多種原因造成牙槽骨萎縮甚至缺失，致骨寬度和高度不足，限制了種植術(shù)的應(yīng)用。為此，在骨量不足或拔牙術(shù)后即刻種植的情況下需要采取一系列增骨方法以增加骨量，提高種植成功率。傳統(tǒng)的植骨方法不可避免地會(huì)產(chǎn)生排異反應(yīng)、植骨區(qū)骨吸收以及供骨區(qū)功能障礙等一系列并發(fā)癥。牽張成骨術(shù)(distraction osteogenesis，DO)是利用骨的自身愈合來增加新骨的一種方法。該技術(shù)通過牽張裝置，使骨切開處的骨組織受到緩慢而穩(wěn)定的牽引和張力，從而達(dá)到增長(zhǎng)或伸直骨骼的目的。由于其避免了植骨術(shù)的缺點(diǎn)，并經(jīng)過多年臨床驗(yàn)證，逐步被應(yīng)用于口腔種植術(shù)中，取得了滿意的療效，本文就牽張成骨在口腔種植術(shù)中的臨床與基礎(chǔ)研究進(jìn)展綜述如下。

1牽張成骨技術(shù)的歷史起源

早在1905年，意大利學(xué)者Codivilla曾成功嘗試過肢體長(zhǎng)骨（股骨）的牽引延長(zhǎng)，20世紀(jì)50年代俄羅斯學(xué)者Ilizarov通過大量實(shí)驗(yàn)和臨床研究提出了一系列臨床應(yīng)用的基本原則和技術(shù)細(xì)節(jié)[1]，如張力-拉力法則、牽引速度和頻率等。迄今為止這些基本原則仍是指導(dǎo)各國學(xué)者臨床應(yīng)用牽張成骨時(shí)所遵循的基本準(zhǔn)則。將牽張成骨技術(shù)應(yīng)用于頜骨的牽張，最早見于德國口腔頜面外科醫(yī)師Wassmund在1935年出版的《口腔外科學(xué)》一書中引用了Rosenthal在1927年完成的一個(gè)用口內(nèi)彈簧牽引裝置矯治的小下頜畸形病例。由于頜骨解剖的復(fù)雜性及其對(duì)于容貌結(jié)構(gòu)的重要性，被公認(rèn)的頜骨牽張成骨臨床應(yīng)用則是1992年美國學(xué)者M(jìn)ccanhy[2]首次利用口外牽引裝置牽張成骨成功延長(zhǎng)了4個(gè)兒童半側(cè)顏面矮小畸形患者的下頜骨病例。由于口外牽引過程中產(chǎn)生的顏面部皮膚瘢痕及其可能損傷面神經(jīng)下頜緣支等并發(fā)癥，許多學(xué)者對(duì)這一技術(shù)尚存疑慮。1995年，McCarthy和Wangerin[1]先后設(shè)計(jì)出了口內(nèi)入路安放的頜骨牽張器，從而開啟了內(nèi)置式頜骨牽張成骨的新階段。此后的學(xué)者在此基礎(chǔ)上從手術(shù)方法、牽張器、基礎(chǔ)研究和多學(xué)科綜合利用方面不斷進(jìn)行完善和推陳出新，大大加速了牽張成骨在臨床應(yīng)用的步伐。

2牽張成骨技術(shù)在口腔種植領(lǐng)域中的研究進(jìn)展

2.1 分期手術(shù)到單次成型：1996年，Block等[3]報(bào)道在狗下頜骨頰側(cè)水平植入2個(gè)種植體，待其與骨組織整合后連接牽張裝置并行水平截骨，利用種植體作為支抗垂直牽引，10周后牙槽嵴高度平均增加（8.85±1.05）mm。同年，Chin等[4]臨床應(yīng)用DO技術(shù)增高牙槽嵴獲得成功。運(yùn)用于顱頜面外科的口外式和口內(nèi)式兩種牽張器都給患者帶來不便。前者易引起感染、面神經(jīng)損傷、皮膚瘢痕，后者固位力欠佳，占據(jù)固有口腔空間。且傳統(tǒng)的手術(shù)方法需要行安放種植體-截骨-取出種植體3次手術(shù)，會(huì)給患者帶來痛苦。1999年，Gaggl等[5]報(bào)道了一種增高牙槽嵴的新方法—種植體牽張成骨術(shù)。其采用自攻型螺紋骨內(nèi)種植釘作為固定牽張裝置，通過逐漸旋轉(zhuǎn)種植釘使牙槽嵴截骨段上升，種植體牽張成骨后可直接進(jìn)行種植義齒修復(fù)，避免了Block、Chin等報(bào)道需要3次分期手術(shù)才能完成重建修復(fù)的缺點(diǎn)。

2.2 由單向牽引到多向、三維牽引：受成骨牽張器所限，早期的牽張成骨術(shù)只能在一個(gè)方向上牽引頜骨，常常不能滿足種植區(qū)對(duì)骨量的需求。為此，McCarthy和Watzek等[6]分別設(shè)計(jì)了三維牽張器，可同時(shí)增高和增寬牙槽嵴。牛學(xué)剛等[7]研制了顴骨內(nèi)置弧線式骨牽張器，實(shí)現(xiàn)了顴骨移動(dòng)盤的改向、弧線式牽引。應(yīng)彬彬等[8-9]報(bào)道用自制多平面牽張器三焦點(diǎn)牽張成功修復(fù)猴頦部骨缺損，固定16周時(shí)牽張間隙內(nèi)新骨生成活躍，新骨組織密度與正常下頜骨無顯著性差異。

2.3 牽張器的發(fā)展：牽張成骨技術(shù)的進(jìn)步，很大程度上依賴牽張器的發(fā)展。臨床上根據(jù)牽張器的安裝部位可將骨牽張器分為外置式和內(nèi)置式兩大類。此外，新型牽張器的研制也取得了豐碩的成果。

2.3.1外置式牽張器：1992年到1995年，歐美學(xué)者均采用口外牽張器糾正頜骨畸形。由于老式口外牽張器會(huì)形成明顯的面部皮膚瘢痕，影響美觀，1997年，Polley設(shè)計(jì)了固定于發(fā)際內(nèi)的顱外固定牽張器解決了上述問題，目前在臨床上仍廣泛應(yīng)用。

2.3.2內(nèi)置式牽張器：內(nèi)置式牽張器避免了口外牽張器的缺憾，但早期的口內(nèi)牽張器只能滿足單向牽引的需求，對(duì)于多向、三維牽引束手無策。在McCarthy和Watzek的努力下，三維牽張器應(yīng)運(yùn)而生，可同時(shí)增高和增寬牙槽嵴[6]。Holmes[10]曾報(bào)道使用內(nèi)置牽張器對(duì)7名顱面綜合征患者行Le Fort III 牽引成骨術(shù), 在三個(gè)方向上獲得不同程度延長(zhǎng)。Sawaki等[11-13]報(bào)道患者因良、惡性腫瘤切除造成下頜頦部及體部缺損，部分患者已行放療和／或化療，后因金屬重建板外露感染而改行輸送盤牽張，順利完成絕大部分缺損的重建，剩余小部分缺損輔以植骨或其他手術(shù)獲得完全修復(fù)。術(shù)后患者頦部形態(tài)及面型改善明顯，后期部分患者的新生骨可行骨內(nèi)牙種植修復(fù)，改善了口頜功能。

2.3.3 鎳鈦記憶合金牽張器：材料學(xué)的發(fā)展推動(dòng)了牽張成骨的技術(shù)進(jìn)步。鎳鈦記憶合金應(yīng)用于牽張成骨逐漸受到人們的關(guān)注。鎳鈦記憶合金材料具有特別的機(jī)械性能、記憶效能和超彈性，通過對(duì)溫度的控制使材料表現(xiàn)出形狀記憶或彈性恢復(fù)動(dòng)作。用直徑1mm左右的鈦鎳記憶合金絲熱加工成S形、C形和W形，定型后做記憶處理，復(fù)形溫度接近人體體溫，消毒后置入無菌冰水中消除其剛性以便利用[14]。謝旻等[15]用TiNi合金牽張器增高牙槽嵴高度，取得了良好的治療效果。周宏志等[16]利用直徑1.33mm鎳鈦絲記憶張力牽引成骨修復(fù)下頜骨部分缺損，臨床試驗(yàn)獲得滿意療效。Liang等[17]用自行研制的鎳鈦合金牽張器對(duì)動(dòng)物腭裂模型進(jìn)行治療，2月后觀察結(jié)果顯示，牽張器不但能關(guān)閉裂隙，而且對(duì)硬腭后緣有伸長(zhǎng)作用。Liu等[18]利用牽張器關(guān)閉10例先天性唇腭裂伴發(fā)牙槽突裂患者，達(dá)到很好療效。

2.3.4 種植體式牽張器：1999年，奧地利格拉茨大學(xué)Gaggl[5]首次報(bào)道了種植體式牽張器在修復(fù)萎縮牙槽嵴中的應(yīng)用。該型牽張器的結(jié)構(gòu)特殊，具有骨牽張器與牙種植體雙重功能，可避免二次牙種植體植入術(shù)。Gaggl為82例患者共植入了151枚種植體，經(jīng)過9～18個(gè)月隨訪觀察，共有9枚種植體因?yàn)樗蓜?dòng)、種植體冠部周圍骨吸收而失敗[19-20]。國內(nèi)學(xué)者戴杰、何黎升等[21]設(shè)計(jì)研制了新型種植型彈性牽張器，將鎳鈦記憶合金彈簧置入純鈦制作的中空兩段式種植體中，利用鎳鈦記憶合金的形狀記憶功能產(chǎn)生回復(fù)彈力，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)牽張。實(shí)驗(yàn)證明穩(wěn)定性可靠，達(dá)到了預(yù)期的牽張效果，是牽張器發(fā)展的新趨勢(shì)。由于種植體牽張成骨增高牙槽嵴仍處于探索階段，尚有一些問題有待進(jìn)一步完善，如牽張后升高骨段是否發(fā)生吸收；牽張區(qū)與周圍粘膜、肌肉等軟組織以及骨組織之間相互關(guān)系；臨床適應(yīng)癥選擇等。

2.4 新技術(shù)的應(yīng)用：引導(dǎo)骨組織再生術(shù)(Guided bone regeneration，GBR)是利用膜材料的物理屏障作用，為新骨的形成創(chuàng)造生長(zhǎng)空間，阻止不利于骨生長(zhǎng)的細(xì)胞進(jìn)入骨缺損區(qū)，使有利于骨生長(zhǎng)的細(xì)胞在膜下優(yōu)先生長(zhǎng)，從而重建骨組織。用鈦網(wǎng)板修復(fù)骨缺損可起到缺損區(qū)的支架作用，可獲得良好的解剖復(fù)位和咬合關(guān)系，臨床應(yīng)用廣泛。而鈦金屬工藝塑性費(fèi)用高、周期長(zhǎng)，增加術(shù)中感染的概率，臨床上為便于成形，術(shù)中常被迫在鈦網(wǎng)板上剪很多缺口，鈦金屬網(wǎng)架的完整性得不到保證，精確度明顯下降?？焖俪尚图夹g(shù)（rapid prototyping technology,RP）可使得上述問題迎刃而解，它涉及計(jì)算及輔助設(shè)計(jì)（computer-aided design，CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（computer-aided manufacturing，CAM）及三維CT等技術(shù)。RP不僅適用于骨移植，而且可以制作單獨(dú)的個(gè)體化鈦支架修復(fù)體，輔助牽張成骨用于頜骨缺損的修復(fù)，大大縮短了患者的住院時(shí)間。Klug等[22]采用了L形截骨術(shù)，垂直切口在近中，水平切口向后延至磨牙后區(qū)，遠(yuǎn)端用微型鈦板固定作為旋轉(zhuǎn)中心，然后開始牽引，這樣近中牙槽嵴就可以獲得較高的增高。在牽張成骨過程中，Klug注意到截骨間隙頰側(cè)呈箱內(nèi)的半月形缺陷，并可觀察到截骨間隙內(nèi)有纖維組織長(zhǎng)入，因此他們采用GBR技術(shù)用鈦網(wǎng)覆蓋截骨間隙以防止纖維組織長(zhǎng)入，引導(dǎo)骨組織再生，取得了滿意的牙槽骨生理外形。隨著新技術(shù)、新材料、新工藝不斷應(yīng)用于牽張成骨領(lǐng)域，其在種植領(lǐng)域?qū)l(fā)揮不可替代的作用。

3牽張成骨的相關(guān)基礎(chǔ)研究

牽張成骨術(shù)作為一種日趨成熟的技術(shù)，在臨床上得到廣泛應(yīng)用的同時(shí)，依然解決不了療程長(zhǎng)、患者較痛苦這一突出缺點(diǎn)。為此，學(xué)者們采用物理、化學(xué)、生物等一系列方法，希望能加速成骨。

3.1物理方法

3.1.1 激光：王戰(zhàn)鑫等[23]將24只健康大耳白兔隨機(jī)分為兩組行雙側(cè)下頜骨牽張成骨，在牽張期對(duì)實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行為期1個(gè)月的氦氖(He2Ne)激光及二氧化碳(CO2)激光照射，采用彩色病理圖像測(cè)量系統(tǒng)對(duì)兩組定量分析，結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)組骨基質(zhì)面積明顯大于對(duì)照組(P＜0.01)，證明弱激光對(duì)牽張成骨的新骨形成速度有促進(jìn)作用。筆者認(rèn)為，本實(shí)驗(yàn)不足以證明激光對(duì)促進(jìn)成骨的直接效應(yīng)。激光所產(chǎn)生的一些附加效應(yīng)（如熱效應(yīng)）同樣值得關(guān)注。

3.1.2 低強(qiáng)度脈沖超聲：低強(qiáng)度脈沖超聲（Low intensity pulsed ultrasound，LIPUS）是近年來公認(rèn)的能促進(jìn)骨折愈合的一種新的物理治療方法，主要通過軟骨介導(dǎo)刺激牽張成骨新骨的形成。Chan等[24]用新西蘭母兔施以開放截骨術(shù)，LIPUS在第4周固定階段中作用于牽張部位，結(jié)果在作用的第2周，牽張部位的射線通透區(qū)間逐漸被鈣化組織占據(jù)，骨礦物質(zhì)密度（g/cm2）增加了9.18%，骨礦物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別增加了83%、116%和94%，較對(duì)照組增加顯著。Tsumaki等[25]對(duì)21例雙側(cè)脛骨高位切開術(shù)的患者行牽張成骨，經(jīng)過4周治療，LIPUS治療的愈合組織密度（0.20±0.12）g/cm2較對(duì)照組（0.13±0.10）g/cm2有大幅度提高。目前超聲對(duì)新骨形成作用的研究多限于肢體長(zhǎng)骨，對(duì)頜骨牽張成骨的作用少有報(bào)道。

3.1.3 高壓氧：李善昌等[26]對(duì)家兔下頜牽張成骨實(shí)驗(yàn)組行高壓氧治療，采用彩色病理圖像測(cè)量系統(tǒng)比較新骨生成情況，結(jié)果顯示接受高壓氧治療的實(shí)驗(yàn)組骨小梁形成明顯優(yōu)于對(duì)照組（P＜0.01），以此說明高壓氧能加速骨形成，促進(jìn)牽張成骨。其作用機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

3.2 化學(xué)藥物研究：近幾年陸續(xù)報(bào)道一些藥物可以直接促進(jìn)骨再生，如西藥辛伐他汀，中藥云南白藥、燈盞花等，提示可將其用于牽張成骨的增速。楊建輝等[27]通過研究辛伐他汀(Sim)對(duì)人成骨細(xì)胞各項(xiàng)功能的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，Sim能刺激成骨細(xì)胞分泌骨鈣素，使得有更多的羥基磷灰石晶體與之結(jié)合并沉積于骨基質(zhì)。同時(shí)通過增加細(xì)胞間質(zhì)的含鈣量，加速骨基質(zhì)的鈣化，從而激活成骨細(xì)胞、促進(jìn)新骨生成。鄒敏等[28]研究表明：中藥燈盞花具有促進(jìn)骨組織形成的作用，血管生成、微循環(huán)改善是其機(jī)理之一；燈盞花可能具有直接的成骨功能；燈盞花促進(jìn)成骨活動(dòng)的機(jī)制與TGF-β的調(diào)節(jié)機(jī)制有相似之處。楊慶秋等[29]利用兔引導(dǎo)性骨再生模型與口服云南白藥復(fù)合，從組織學(xué)和形態(tài)計(jì)量學(xué)上證實(shí)了云南白藥不僅對(duì)骨折有明顯促進(jìn)愈合作用，也對(duì)骨缺損修復(fù)有一定的療效。

3.3 細(xì)胞因子對(duì)成骨的作用：學(xué)者們通過對(duì)細(xì)胞因子的研究，試圖闡明牽張成骨的作用機(jī)理。陸續(xù)有實(shí)驗(yàn)表明，骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMPs）、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子（TGF-β1）、血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子（VEGF）、胰島素樣生長(zhǎng)因子（IGF-1）、前列腺素E2（PGE2）、生長(zhǎng)/分化因子5（GDF-5）、肌動(dòng)蛋白同分異構(gòu)體（α-SMA）以及血小板源性生長(zhǎng)因子（PDGF）均在牽張區(qū)骨痂中有高表達(dá)，直接或間接參與新骨的形成[30]。朱永云等[31]通過研究外源性堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（bFGF）對(duì)兔下頜骨牽張成骨的影響得出結(jié)論，外源性bFGF早期有促進(jìn)兔下頜牽張成骨的作用。雷德林等[32]通過研究得出結(jié)論，局部注射人NGF-β溶液能促進(jìn)兔下頜骨牽張成骨中新生骨痂的鈣化，為臨床上解決固定期過長(zhǎng)的問題提供了一種新思路。Robiony等[33]報(bào)道了5例嚴(yán)重萎縮的無牙下頜骨行牽引期間，將自體髂骨和富含血小板的血漿植入截骨間隙，結(jié)果牙槽嵴平均增高10.3mm，認(rèn)為該法對(duì)重建嚴(yán)重萎縮下牙槽嵴效果佳。然而，王志國等[34-35]通過研究表明，導(dǎo)入外源性轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(TGF-β)和胰島素樣生長(zhǎng)因子（IGF-1）可能沒有促進(jìn)兔下頜牽張成骨的作用；鐘凡等[36]通過研究得出，注射VEGF的動(dòng)物組牽張間隙內(nèi)新骨形成的數(shù)量與對(duì)照組無明顯差異，提示外源性導(dǎo)入VEGF可能沒有促進(jìn)下頜牽張成骨的作用。因此，細(xì)胞因子與成骨作用之間的因果關(guān)系及其作用機(jī)理還很不明確，尚需深入研究。

3.4牽張成骨的基因治療：隨著基因治療技術(shù)的發(fā)展，基因治療已經(jīng)不再局限于治療遺傳性基因缺陷性疾病。將外源基因?qū)肽康募?xì)胞并有效表達(dá)成為基因治療的新切入點(diǎn)。胡靜等[37]通過建立大鼠下頜DO模型，于牽張結(jié)束最后1天，實(shí)驗(yàn)組大鼠牽張間隙內(nèi)注射轉(zhuǎn)染重組質(zhì)粒pEGFP-BMP7的自體骨髓MSCs，對(duì)照組大鼠注射轉(zhuǎn)染pEGFP-N1空質(zhì)粒的MSCs，結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)組牽張間隙內(nèi)新骨形成和骨痂密度均明顯高于對(duì)照組（P＜0.01），提示基于MSCs的BMP-7 ex vivo基因治療可有效促進(jìn)DO新骨形成，為縮短骨量不足的種植患者牽張成骨固定期提供了一個(gè)極具價(jià)值的策略。

4問題與展望

雖然牽張成骨技術(shù)在口腔種植術(shù)中應(yīng)用較久，較其他增骨方法有很多優(yōu)勢(shì)，但有許多問題尚未解決。固定期長(zhǎng)便是限制其廣泛應(yīng)用的缺點(diǎn)之一。此外，向軍等[38]測(cè)量比較了重度下頜骨高度不足垂直牽引成骨種植患者組和正常健康組的咀嚼效率，統(tǒng)計(jì)學(xué)結(jié)果顯示重度下頜骨高度不足垂直牽引成骨種植患者組咀嚼效率雖已達(dá)到正常健康組的85%以上，但與正常健康組的咀嚼效率有顯著性差異（P＜0.05）。有學(xué)者[39]對(duì)8例半側(cè)顏面發(fā)育不全的患者(平均5～6歲，且都大于5歲)進(jìn)行了下頜骨牽張成骨并進(jìn)行了平均為5～8年的隨訪，發(fā)現(xiàn)下頜骨的畸形得到部分改善，但后來又復(fù)發(fā)，他們認(rèn)為這是受到發(fā)育型的影響，也可能是附著其上的骨骼肌發(fā)育型間接導(dǎo)致骨發(fā)育障礙。牽張成骨的遠(yuǎn)期效果及其后續(xù)種植體的長(zhǎng)期穩(wěn)定性有待觀察。其他尚有研究對(duì)骨質(zhì)疏松患者及放療后患者是否可行牽引成骨術(shù)及后續(xù)是否可行種植術(shù)提出質(zhì)疑。與牽張成骨有關(guān)的一系列基礎(chǔ)研究同樣需要長(zhǎng)期化、全面化及定量化的數(shù)據(jù)。

牽張成骨與口腔種植學(xué)的發(fā)展密不可分。牽張成骨的固位向微型化、種植化方向發(fā)展，口腔種植術(shù)對(duì)骨量的要求也有賴于牽張成骨等一系列增骨技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。牽張成骨在口腔種植中的應(yīng)用很大程度上取決于牽引裝置的發(fā)展，個(gè)體化、三維化的口內(nèi)型牽引裝置已是必然趨勢(shì)，而新材料、新技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)為牽張成骨技術(shù)在口腔種植術(shù)中的應(yīng)用帶來新的突破。與牽張成骨相關(guān)的一系列基礎(chǔ)研究雖已取得一定進(jìn)展，但具體作用機(jī)制尚未明了，向臨床過渡為時(shí)尚早。基礎(chǔ)研究的不斷深入將使得牽張成骨技術(shù)在臨床應(yīng)用中揚(yáng)長(zhǎng)避短。對(duì)口腔種植高質(zhì)量、低成本、短療程、長(zhǎng)療效的追求會(huì)推動(dòng)牽張成骨在口腔種植術(shù)中的應(yīng)用越來越廣。

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[收稿日期]2012-02-22 [修回日期]2012-03-26

編輯/李陽利