骨鑿、CAS-kit和超聲骨刀行羊上頜竇內(nèi)提升效果對比的實驗研究

武宏萍,王 玨,范亞偉,(山西醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院,口腔醫(yī)院口腔科,太原 03000;山西醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院口腔科;通訊作者,E-mail:yaweifan970@63.com)

上頜后牙缺失后常出現(xiàn)牙槽嵴廢用性萎縮及上頜竇氣化,導(dǎo)致剩余骨高度不足難以滿足常規(guī)種植的需要[1],而上頜竇底提升則是目前解決這一問題的常規(guī)治療方法,經(jīng)牙槽嵴頂上頜竇提升因創(chuàng)傷較小且操作簡便成為眾多醫(yī)師的首選,上頜竇內(nèi)提升術(shù)式包括骨鑿法[2]、液壓法[3]、超聲骨刀法[4]等。然而這幾種術(shù)式各有優(yōu)缺點,近年來對這幾種術(shù)式的比較報道較少,因此,本文通過本課題組前期建立的羊頭模型[5]對這三種術(shù)式的提升高度、穿孔率、操作時間進行比較,為臨床術(shù)式的選擇及應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗動物樣本

30只市售大于18月齡的成年羊,雌雄不限,大小接近,上頜竇大小接近且無病理性改變),24 h內(nèi)處死后將羊頭放入0 ℃冰箱中保存,且在室溫下實驗的操作時間不得超過4 h。

1.2 主要器材與儀器

CBCT機(意大利Newtom公司),超聲骨刀機(中國桂林啄木鳥醫(yī)療器械有限公司),種植機(中國桂林啄木鳥醫(yī)療器械有限公司),Summers骨鑿(瑞士士卓曼醫(yī)療器械貿(mào)易有限公司),CAS-kit(韓國奧齒泰商貿(mào)有限公司),某小型號骨鋸,牙周探針等。

1.3 實驗方法

1.3.1 確定提升位點 通過術(shù)前10個羊頭解剖及CBCT,確定羊頭上頜竇底的中心位于上頜第一磨牙腭側(cè)約10 mm處(見圖1),并將此部位作為提升位點。

圖1 羊頭CBCT可見上頜竇底中心位于上頜第一磨牙距腭側(cè)牙槽嵴約10 mm處Figure 1 CBCT of sheep head shows that the center of maxillary sinus floor is located about 10 mm from the maxillary first molar to the palatal alveolar crest

1.3.2 制作上頜竇內(nèi)提升動物實驗?zāi)Ｐ?先沿口角向后做水平切口,將羊頭上下頜分開,再將上頜沿中線平均分為左右兩側(cè),剝離上頜竇附近軟組織,最后去除羊頭上頜腭側(cè)黏膜,可見制備好的羊頭模型(見圖2)。

1.3.3 制備種植窩洞 定位球鉆在上頜竇底的中心定位后(見圖3),直徑2.8 mm先鋒鉆備洞,至竇底約1 mm處停止備孔。

圖2 羊上頜竇內(nèi)提升動物模型Figure 2 Animal model of maxillary sinus elevation in sheep

圖3 球鉆于上頜竇底中心定點Figure 3 The ball is drilled in the central point of maxillary sinus floor

1.3.4 實驗分組 我們將30個羊頭隨機編號為1～30,根據(jù)使用器械的不同隨機分為骨鑿組、CAS-kit組和超聲骨刀組,每組10個羊頭,20側(cè)上頜竇。三組提升的目標(biāo)高度為9 mm,提升高度至9 mm或竇膜破裂則立即停止實驗,記錄此時的提升高度、竇膜是否破裂,以及從開始使用各組器械至實驗結(jié)束所用的時間。

在骨鑿組中,將2.8 mm直徑骨鑿插入窩洞,用醫(yī)用骨錘緩慢敲擊骨鑿,至竇底骨板斷裂、有落空感時,再以輕力敲擊骨鑿使其緩慢勻速提升竇膜(見圖4)。

在CAS-kit組中,CAS鉆(直徑2.8 mm)+停止環(huán)備洞至竇底,深度測量桿探查是否到達上頜竇竇底,若到達竇底則沿洞底四周分離竇底黏膜并用CAS-kit工具盒自帶的水壓提升裝置緩慢勻速提升上頜竇膜,測量桿測量是否提升至9 mm(見圖5)。

在超聲骨刀組中,先用超聲工作尖UL23(直徑2.8 mm)以輕力從已制備的種植床中央向上修磨竇底1 mm骨皮質(zhì),待穿通竇底骨質(zhì)時可感到UL23阻力減小且觀察到竇底淡藍色的膜,此時勿再深入。檢查上頜竇膜是否穿孔。再改用UL6以最小切骨功率及最小水量(50 ml/min)下“點射”以噴射無菌生理鹽水,借“超聲空化效應(yīng)”及水壓將上頜竇膜抬起,提升至目標(biāo)高度或竇膜穿孔(見圖6)。

A.骨鑿法行羊上頜竇提升時,竇底骨板連同竇膜一起提升;B.骨鑿法行羊上頜竇提升時,竇膜穿孔多集中在附著于骨片的竇膜上圖4 骨鑿法行羊上頜竇提升Figure 4 Maxillary sinus lifting of sheep by osteotome

為了減少偏差和校準的不準確性,本實驗中所有上頜竇提升都是由同一有豐富種植臨床經(jīng)驗的外科醫(yī)生在盲視下進行操作,由助手直視下觀察竇膜是否破裂穿孔,且提升的高度值由術(shù)者和2名助手這三組數(shù)據(jù)取平均值。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

A.CAS鉆(直徑2.8 mm)+停止環(huán)備洞至竇底;B.深度測量桿探查是否到達上頜竇膜;C.若到達竇底則沿洞底四周分離竇底黏膜并用CAS-kit工具盒自帶的水壓提升裝置緩慢地提升上頜竇膜;D.測量桿測量是否達到需要高度圖5 CAS-kit液壓法行羊上頜竇提升Figure 5 Sheep maxillary sinus lifting by CAS-kit hydraulic method

A.超聲工作尖UL23修磨竇底剩余骨質(zhì);B.竇底骨質(zhì)磨除后顯露出的淡藍色的膜;C.超聲工作尖UL6為圓臺形器械,尖端無切割功能,可噴射四股生理鹽水,側(cè)壁有金剛砂涂層,可修整窩洞;D.超聲骨刀提升高度較低時,可將竇膜提升成帳篷的形狀;E.超聲骨刀提升高度較高時,竇膜提升可沿竇壁延伸圖6 超聲骨刀行羊上頜竇提升Figure 6 Maxillary sinus elevation of sheep by piezosurgery

2 結(jié)果

2.1 三組提升高度的比較

骨鑿、CAS-kit和超聲骨刀三組提升高度的差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(H=30.980,P<0.001)。骨鑿組的平均提升高度低于超聲骨刀組及CAS-kit組(P<0.001),CAS-kit組和超聲骨刀組之間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.385,見表1)。

表1 三組最終提升高度的比較

2.2 三組竇膜穿孔率之間的比較

骨鑿、CAS-kit和超聲骨刀三組器械行上頜竇提升時穿孔率間的差異有統(tǒng)計學(xué)意義(χ2=23.359,P<0.001,見表2)。

表2 三組之間竇膜穿孔率的比較 例(%)

2.3 三組操作時間的比較

骨鑿、CAS-kit和超聲骨刀行上頜竇提升時操作時間差異有統(tǒng)計學(xué)意義(F=381.30,P<0.001)。骨鑿組的平均操作時間少于CAS-kit組和超聲骨刀組(P<0.001),CAS-kit組和超聲骨刀組之間的時間差異亦有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.032,見表3)。

表3 三組操作時間的比較

3 討論

3.1 實驗動物模型的選擇

有研究表明,山羊上頜竇和竇底骨的位置與人類缺牙患者相似,其竇膜厚度(0.9 mm)最接近人類上頜竇膜的厚度(0.8 mm)[5]。Garrido-Serrano等[6]對豬、羊和人的上頜竇進行了比較,發(fā)現(xiàn)羊的上頜竇與人的最相似,且價格低廉,是比較適合上頜竇提升的動物模型。然而,以往的山羊上頜竇提升模型制作相對復(fù)雜[5,7,8],

且只保留竇底骨板,而本課題組建立的模型較簡單,提升位點相對固定,不需要拔牙,且保留了幾乎完整的山羊上頜竇,是較好的動物模型[9]。在本實驗中,為確保山羊竇膜與竇底骨的黏附盡可能接近生理狀態(tài),山羊頭離開存儲條件后,在室溫下使用不超過4 h[10],這對于實驗的準確性至關(guān)重要。

3.2 上頜竇穿孔的并發(fā)癥

上頜竇提升過程中最常見并發(fā)癥是竇膜穿孔[8],一項動物研究認為穿孔可能會造成新骨生成延遲,即使膠原膜修補穿孔處新骨生成也會減[11]少。Jung等[12]在顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)種植體頂部上頜竇黏膜襯里上皮不連續(xù)時,其下方成骨減少。竇膜穿孔常造成骨修復(fù)材料、鼻竇感染及植體丟失等,最終導(dǎo)致種植失敗[13,14]。為減少竇膜穿孔帶來的并發(fā)癥,上頜竇內(nèi)提升器械需要不斷改良。

3.3 三種上頜竇內(nèi)提升方式的提升特點

3.3.1 骨鑿沖擊法上頜竇提升 1994年,Summers[2]提出了骨鑿沖擊法行上頜竇內(nèi)提升,即淺凹形骨鑿鈍力沖擊上頜竇底,使竇底骨質(zhì)青枝骨折,將竇底骨折片連同竇底黏膜向上移位,上頜竇逐漸提升成類似“帳篷”的形狀。與上頜竇外提升相比,此術(shù)式操作簡便,節(jié)省了植骨材料,減少了手術(shù)創(chuàng)傷,節(jié)約了手術(shù)時間,然而該術(shù)式在盲視下操作,黏膜穿孔不易發(fā)現(xiàn),敲擊力度難以精確控制,提升高度有限,且竇底骨質(zhì)較硬時敲擊常造成患者良性陣發(fā)性眩暈,使患者感到恐懼[15]。在骨鑿行上頜竇提升的研究中,穿孔率的數(shù)據(jù)變化較大。一項meta分析中,穿孔率為0～26%[16]。Gargallo-Albiol等[13]通過內(nèi)窺鏡觀察竇膜發(fā)現(xiàn):當(dāng)提升高度達到6 mm時,穿孔率高達66.7%。這與直視下觀察到的微小穿孔有關(guān)。另外,在實驗中我們發(fā)現(xiàn)骨鑿行竇膜提升時竇膜破裂多集中在附著于骨片的竇膜上(見圖4B),當(dāng)施加在竇膜上的機械拉伸或剪切力超過其彈性極限時,竇膜將穿孔。在施行該術(shù)式時用力需輕巧且有控制,以避免用力不均或過大造成竇膜破裂。

在本實驗中,骨鑿組的操作時間短于超聲骨刀組及CAS-kit組(P<0.001)。根據(jù)Lekholm-Zarb的分類,羊頭竇底骨屬于Ⅰ類骨,因此用超聲骨刀及CAS-kit去除竇底骨比較困難,但骨鑿沖擊法提升竇膜比較容易。但當(dāng)竇底骨為第三或第四類骨時,這三種方法的操作時間可能相似。

3.3.2 CAS-kit液壓法上頜竇提升 Sotirakis等[3]于2005年提出液壓法行上頜竇提升。此術(shù)式有兩個突出特點:①CAS鉆可切割竇底骨板成圓錐形,而且其圓鈍凹面設(shè)計刃部可有效避免器械在穿破竇底骨板時對竇膜的損傷,另外一系列停止環(huán)的使用,均降低了備洞過程中竇膜穿孔的風(fēng)險。②液壓提升上頜竇膜,利用了“帕斯卡原理”[17],即在竇膜的每個點施加等量的液體壓力,即液體的存在可使竇膜形成“半球狀”隆起(見圖5D),減少了液體施加在膜表面的應(yīng)力,降低竇膜穿孔的風(fēng)險。然而,當(dāng)液體對竇膜的壓力超過其彈性極限時,竇膜仍會穿孔。在本實驗中,將竇膜提升至9 mm時,穿孔率為40%。

3.3.3 超聲骨刀行上頜竇提升 Vercellotti等[4]對21個上頜竇用超聲骨刀行上頜竇提升,僅1個竇膜穿孔,可見超聲骨刀對竇膜的損傷較小,Troedhan等[18]用超聲骨刀行上頜竇內(nèi)提升,取得了較大的成功。本研究發(fā)現(xiàn),超聲骨刀行竇膜提升時的穿孔率遠低于骨鑿組,這個結(jié)果與Catros等[19][2.3%,(13±0.85)mm]研究類似,這突破了盲視下操作穿孔率高的局限性。超聲骨刀行上頜竇提升穿孔率低與其工作原理有關(guān),其工作頻率為22～30 kHz,因此UL23可選擇性切割竇底骨質(zhì),而不傷害竇膜[20]。Jank等[8]等用1.2 mm的先鋒鉆使竇膜穿孔后,超聲骨刀將破裂的竇膜提升5 mm時的破裂長度最小,因此超聲骨刀能將醫(yī)源性傷害降到最低。超聲骨刀提升上頜竇膜利用了“超聲空化效應(yīng)”[19]。在液體與液體或固體之間的交界面會存在許多小泡,稱為空化核[21]。當(dāng)空化核受到超聲波作用時,會迅速閉合甚至崩潰,產(chǎn)生均勻且強大的作用力,使竇膜與骨壁完整分離,并不會對竇膜產(chǎn)生撕裂力(見圖6E)。Troedhan等[22]用超聲骨刀行上頜竇提升后經(jīng)顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn),竇膜可沿膠原纖維快速、干凈的分離。Zheng等[23]發(fā)現(xiàn)上頜竇提升后植骨材料吸收與上頜竇寬度成正比,越臨近骨面,新骨形成越多。因此,上頜竇提升時,應(yīng)盡量緊貼臨近骨壁,獲得可預(yù)期的新骨包繞,而超聲骨刀可實現(xiàn)此效果,但仍需要更多的實驗證實。在實驗中,我們發(fā)現(xiàn)UL6的應(yīng)用時間不應(yīng)超過1 s,即“點射”,因此如何控制其使用是目前的難點。當(dāng)超聲骨刀提升較大高度時,竇膜也會破裂。

3.4 本實驗的局限性

樣本量較少,且羊頭平坦的竇底無法完全模擬人類的上頜竇。超聲骨刀法及CAS-kit液壓法對于有間隔的上頜竇提升是否有優(yōu)越性仍需要進一步的研究。

綜上所述,從提升高度上來看,骨鑿法行上頜竇提升時的提升高度有限,低于超聲骨刀組和CAS-kit組;從穿孔率來說,骨鑿組提升至9 mm時穿孔率較高,而CAS-kit組次之,超聲骨刀組穿孔率最低;從操作時間上講,骨鑿組的操作時間最短,低于超聲骨刀組和CAS-kit組。骨鑿法行上頜竇提升時,提升高度在5 mm以下是安全的;CAS-kit液壓法及超聲骨刀法在提升高度8 mm以下破裂率較低,將在未來有更好的發(fā)展前景。