同期神經(jīng)化血管化髂骨瓣修復(fù)下頜骨及神經(jīng)缺損

王磊，史敬存

上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院口腔頜面-頭頸腫瘤科，國家口腔醫(yī)學(xué)中心，國家口腔疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心，上海市口腔醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海市口腔醫(yī)學(xué)研究所，上海（200011）

因腫瘤、骨髓炎等引起的頜骨大型缺損的功能性重建是口腔頜面外科臨床的重點(diǎn)問題。盡管組織工程骨研究不斷取得進(jìn)展，目前自體骨移植仍是重建頜骨大型節(jié)段性缺損的首選方法。非血管化的骨移植需實(shí)現(xiàn)血運(yùn)微循環(huán)的建立及爬行替代過程，抗感染能力較低，術(shù)后吸收非常嚴(yán)重。1979 年，Taylor 首次提出用旋髂深動(dòng)脈（deep circumflex iliac artery，DCIA）供血的髂骨瓣修復(fù)下頜骨缺損［1］，因其取材量充分、外形與下頜骨輪廓相似、供區(qū)較為隱蔽等優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用。經(jīng)過國內(nèi)外前輩和同道們數(shù)十年的推廣和逐步優(yōu)化，血管化的髂骨瓣或腓骨瓣已被證明抗感染能力強(qiáng)，能顯著提高移植成功率［2］，在救治頜骨大型缺損患者中發(fā)揮了重要作用。然而，傳統(tǒng)的髂骨瓣或腓骨瓣雖然保障了血供，移植骨仍容易發(fā)生自發(fā)性吸收而影響牙種植體植入，加之下牙槽神經(jīng)（inferior alveolar nerve，IAN）的節(jié)段性缺損會(huì)導(dǎo)致術(shù)后下唇麻木、流涎、易燙傷等影響生活質(zhì)量的并發(fā)癥，使得患者口頜系統(tǒng)的功能康復(fù)受到嚴(yán)重影響［3］。例如，Mertens 等［4］通過前瞻性研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過血管吻合的髂骨瓣移植，術(shù)后17 個(gè)月移植骨的吸收率仍高達(dá)12.58%。血管化自體骨移植的疏松化成為頜骨重建的重要并發(fā)癥之一，尚無預(yù)防措施。血供充足的自體骨無法避免疏松化的問題提示：血供之外被長期忽略的神經(jīng)等系統(tǒng)因素可能調(diào)控移植骨內(nèi)環(huán)境。

本文基于國際同行和筆者關(guān)于神經(jīng)影響骨代謝及神經(jīng)微環(huán)境調(diào)控骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的研究，以及筆者團(tuán)隊(duì)構(gòu)建的神經(jīng)化血管化髂骨瓣動(dòng)物模型與尸體解剖，提出一種同期神經(jīng)化的血管化髂骨瓣新術(shù)式；并通過臨床回顧性研究和前瞻性對照試驗(yàn)，證明了這種同期神經(jīng)化血管化的髂骨瓣能保存下唇感覺并抵御移植骨吸收，較好地解決了頜骨重建后軟組織感覺缺失及骨質(zhì)疏松化的關(guān)鍵問題，有助于提高頜骨重建患者的生活質(zhì)量。

1 同期神經(jīng)化血管化的髂骨瓣修復(fù)下頜骨及神經(jīng)缺損的生物學(xué)基礎(chǔ)

1.1 感覺神經(jīng)與骨折愈合

感覺神經(jīng)與骨代謝、生理改建、骨折愈合等密切相關(guān)。大鼠應(yīng)力骨折模型中，感覺神經(jīng)纖維再生在骨膜血管化、骨化和礦化等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)之前首先出現(xiàn)［5］，提示神經(jīng)對于骨折愈合的關(guān)鍵作用。感覺神經(jīng)的損傷則會(huì)影響新生成骨的質(zhì)量、骨小梁的連通性，增強(qiáng)骨吸收、骨脆性。在去感覺神經(jīng)小鼠（TrkAAvil-/-）中，表達(dá)降鈣素基因相關(guān)肽（calcitonin gene related peptide，CGRP）的感覺神經(jīng)纖維被消除，這些小鼠表現(xiàn)出成骨細(xì)胞數(shù)量明顯降低、骨質(zhì)流失的特點(diǎn)［6］。從神經(jīng)生長發(fā)育過程來看，神經(jīng)在骨組織中的生長與骨的礦化過程是平行的。在成熟的骨組織中，尤其是骨膜內(nèi)，也發(fā)現(xiàn)了豐富的感覺神經(jīng)分布。此外，細(xì)小的神經(jīng)纖維可與哈弗斯系統(tǒng)或骨髓腔中的滋養(yǎng)血管相伴行，大量對疼痛和機(jī)械應(yīng)力敏感的感覺神經(jīng)纖維支配骨膜和骨小梁［7］，這些發(fā)現(xiàn)均表明了神經(jīng)與骨組織在解剖結(jié)構(gòu)上的密切關(guān)系。

1.2 感覺神經(jīng)與骨穩(wěn)態(tài)

骨穩(wěn)態(tài)是一種礦物質(zhì)穩(wěn)態(tài)，歸功于破骨細(xì)胞吸收骨組織與成骨細(xì)胞形成新骨間的動(dòng)態(tài)平衡，以利于骨骼系統(tǒng)行使其支持、保護(hù)、運(yùn)動(dòng)及儲(chǔ)存礦物質(zhì)等功能［8］。骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（bone marrow mesenchymal stem cells，BMMSCs）是一種具備自我更新能力的非造血干細(xì)胞群，能夠向成骨、成脂肪和軟骨等方向分化［9-10］。BMMSCs 保持Hox 基因等發(fā)育基因的表達(dá)。Hox 基因編碼一種進(jìn)化保守的轉(zhuǎn)錄因子，能夠調(diào)控骨骼發(fā)育模式，在調(diào)節(jié)長骨的形態(tài)和脊椎發(fā)育以及骨骼修復(fù)中發(fā)揮關(guān)鍵作用［11］。炎癥因子、激素等微環(huán)境會(huì)影響B(tài)MMSCs 的活性及分化方向，這種微環(huán)境也被稱作“干細(xì)胞龕”。微環(huán)境的變化常導(dǎo)致BMMSCs 的老化，即轉(zhuǎn)為脂肪生成細(xì)胞而不是成骨細(xì)胞，從而引起骨穩(wěn)態(tài)失衡［12］。而且BMMSCs 能夠與造血干細(xì)胞的分化細(xì)胞（T 細(xì)胞、NK 細(xì)胞及破骨細(xì)胞等）相互作用［13］，因此BMMSCs 是骨再生及穩(wěn)態(tài)維持的關(guān)鍵細(xì)胞。2010 年，Méndez-Ferrer 等［14］在Nature 雜志首次報(bào)道神經(jīng)纖維構(gòu)成骨髓干細(xì)胞龕以來，神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)控干細(xì)胞的研究受到越來越多的重視。之后，小鼠切牙血管神經(jīng)束周圍被證明存在間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymal stem cells，MSCs）龕，而且血管神經(jīng)束通過Shh（Sonic Hedgehog）蛋白調(diào)控MSCs 的干細(xì)胞活力［15］。近年來組織工程研究也發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)化也可能促進(jìn)組織工程骨形成［16］。支配骨的神經(jīng)纖維通過神經(jīng)遞質(zhì)發(fā)揮對骨內(nèi)環(huán)境及骨細(xì)胞的調(diào)控［17］。筆者團(tuán)隊(duì)通過卵巢切除術(shù)構(gòu)造骨質(zhì)疏松小鼠模型和體外研究發(fā)現(xiàn)：炎性微環(huán)境可誘導(dǎo)體內(nèi)正常的BMMSCs 分化低下或凋亡，而且導(dǎo)致BMMSCs誘導(dǎo)破骨細(xì)胞凋亡的能力下降［18-19］。然而移植后自體骨BMMSCs 的炎性微環(huán)境并不顯著。因此，筆者進(jìn)一步研究神經(jīng)系統(tǒng)在自體骨移植中的作用，并通過臨床回顧性研究發(fā)現(xiàn)，同期神經(jīng)化血管化髂骨瓣的新方法能使疏松化明顯減少，保證牙種植的成功，該研究論文被Plast Reconst Surg列為封面論文［20］。重建神經(jīng)支配可有效預(yù)防移植骨疏松化，這提示缺乏神經(jīng)支配可能就是導(dǎo)致BMMSCs 活力下降的原因之一。

研究發(fā)現(xiàn)，信號(hào)素3A（semaphorin 3A，Sema3A）通過調(diào)節(jié)感覺神經(jīng)來間接調(diào)節(jié)骨代謝，揭示了感覺神經(jīng)在骨穩(wěn)態(tài)中的作用，而應(yīng)用CGRP 或Sema3A 能夠促進(jìn)骨再生［21-25］。而且筆者團(tuán)隊(duì)前期通過大鼠下頜牽張成骨模型發(fā)現(xiàn)，感覺神經(jīng)缺失會(huì)導(dǎo)致新生骨體積、骨厚度及骨密度顯著降低［26］。局部應(yīng)用神經(jīng)生長因子有利于減少牽張成骨過程中神經(jīng)纖維空泡性變，促進(jìn)軸突再生［27-28］。此外，神經(jīng)生長因子還能夠提高新生成骨質(zhì)量［29-30］。人源神經(jīng)生長因子β 修飾的轉(zhuǎn)基因MSCs 可以加速牽張成骨過程中下牙槽神經(jīng)的形態(tài)恢復(fù)［31］。文獻(xiàn)報(bào)道及筆者團(tuán)隊(duì)前期研究均提示感覺神經(jīng)在骨再生和改建中發(fā)揮重要作用。另一方面，交感神經(jīng)在骨再生和改建中主要起負(fù)向調(diào)控作用，即牽張應(yīng)力能夠通過基質(zhì)細(xì)胞衍生因子-1 等趨化因子促使局部BMMSCs 脫離基于交感神經(jīng)/內(nèi)皮細(xì)胞的干細(xì)胞龕，并遷移到成骨前線［32-34］（圖1）。

圖1 神經(jīng)系統(tǒng)通過調(diào)控骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞調(diào)節(jié)骨代謝Figure 1 The nervous system regulates bone metabolism by regulating BMMSCs

2 同期神經(jīng)化血管化的髂骨瓣修復(fù)下頜骨及神經(jīng)缺損的解剖學(xué)基礎(chǔ)

筆者團(tuán)隊(duì)在神經(jīng)化旋髂深動(dòng)脈（DCIA）為供血血管的髂骨瓣（骨肌皮瓣）——簡稱為神經(jīng)化DCIA瓣的雄性山羊動(dòng)物模型中（倫理審批號(hào)：SH9H-2019-A334-1），沿著腹股溝韌帶解剖以定位DCIA和旋髂深靜脈（deep circumflex iliac vein，DCIV），沿腹內(nèi)斜肌島兩側(cè)解剖分離髂腹股溝神經(jīng)（ilioinguinal nerve，IlN）約2 cm。自髂前上棘處取出大小約4 cm×2 cm 髂骨，觀察骨斷面滲血情況，以評估骨瓣血運(yùn)。離斷血管蒂與IlN，至此帶IlN 的神經(jīng)化血管化髂骨瓣制備完成。將髂骨瓣置于下頜骨缺損部位，顯微吻合血管蒂與受區(qū)動(dòng)靜脈，同時(shí)吻合IlN與下牙槽神經(jīng)，重建鈦板固定髂骨瓣（圖2）。

圖2 神經(jīng)化血管化髂骨瓣重建下頜骨及下牙槽神經(jīng)缺損的動(dòng)物模型Figure 2 An animal model of mandibular and inferior alveolar nerve reconstruction with an innervated and vascularized iliac bone flap

由于人體與山羊解剖的差異，筆者進(jìn)一步地通過尸體解剖探究神經(jīng)化血管化髂骨瓣修復(fù)下頜骨及下牙槽神經(jīng)缺損的可行性。于髂前上棘作長約15 cm 切口，切開皮膚、皮下、腹外斜肌、腹內(nèi)斜肌，仔細(xì)尋找并解剖DCIA，逆行解剖至髂外動(dòng)脈，保留其穿支及與髂骨連接。此過程中須仔細(xì)分離保護(hù)股前外側(cè)皮神經(jīng)，以避免術(shù)后股前外側(cè)區(qū)域皮膚麻木。于髂骨內(nèi)側(cè)分離腹橫肌、髂肌，外側(cè)分離臀大肌，IlN 在骼嵴上方穿過腹橫肌至腹內(nèi)斜肌深層，在腹股溝韌帶中點(diǎn)附近，穿出腹內(nèi)斜肌。自腹內(nèi)斜肌兩側(cè)解剖分離IlN 3～5 cm，與腹內(nèi)斜肌一同切斷。切取髂骨肌皮瓣，當(dāng)截骨完成且骨瓣完全游離后，將DCIA 和DCIV 從髂外動(dòng)靜脈處分離。至此，帶有IlN 的神經(jīng)化血管化髂骨瓣制備完成（圖3）。

圖3 通過尸體解剖進(jìn)行神經(jīng)化血管化髂骨瓣的制備Figure 3 Preparation of an innervated and vascularized iliac bone flap on human cadaver

山羊動(dòng)物模型及尸體模型的神經(jīng)化血管化髂骨瓣制備，證實(shí)帶IlN 的神經(jīng)化血管化髂骨瓣的制備是切實(shí)可行的，為神經(jīng)化DCIA 瓣用于臨床重建下頜骨及下牙槽神經(jīng)缺損打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。IlN 由第一腰神經(jīng)發(fā)出，沿髂骨外側(cè)緣經(jīng)髂前上棘和髂腹股溝管達(dá)外生殖器，包含支配腹內(nèi)斜肌的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)及外生殖器的感覺神經(jīng)。在進(jìn)行傳統(tǒng)DCIA 瓣制備時(shí)，因取骨部位常位于髂前上棘，需解剖離斷此神經(jīng)。而神經(jīng)化DCIA 瓣在制備時(shí)，僅需沿IlN兩端解剖分離3～5 cm，將原本犧牲掉的神經(jīng)用于下牙槽神經(jīng)重建，不會(huì)對供區(qū)造成額外的損傷。

實(shí)際臨床應(yīng)用時(shí)，部分病例需行神經(jīng)骨內(nèi)解剖以暴露下牙槽神經(jīng)近心端。近心端與IlN 的吻合常在骨瓣固定前進(jìn)行，以避免骨瓣阻擋視線。而頦神經(jīng)與IlN 的吻合可在骨瓣固定后進(jìn)行，以減少神經(jīng)吻合過程中的張力。后續(xù)的任何操作都要小心保護(hù)血管蒂及神經(jīng)。值得注意的是，在神經(jīng)化血管化髂骨瓣應(yīng)用于臨床時(shí)，應(yīng)術(shù)中使用神經(jīng)監(jiān)護(hù)儀確保神經(jīng)的成功重建［35］。

3 同期神經(jīng)化血管化的髂骨瓣修復(fù)下頜骨及神經(jīng)缺損的臨床應(yīng)用

筆者前期臨床回顧性研究顯示，同期神經(jīng)化血管化髂骨瓣移植的新方法能使疏松化明顯減少，保證牙種植的成功［20］。為進(jìn)一步明確神經(jīng)化血管化髂骨瓣預(yù)防骨吸收的效果，筆者團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了前瞻性臨床試驗(yàn)研究INVITATION（Innervation of Vascularized Iliac Transplant Avoids Resorption in Jaw Bone Reconstruction），并于美國臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫ClinicalTrials.gov 注冊（登記號(hào)為NCT03889587，注冊機(jī)構(gòu)為Shanghai9th）。前瞻性臨床試驗(yàn)“邀請”長期被忽視的神經(jīng)以預(yù)防移植的血管化髂骨瓣發(fā)生骨吸收，將擬DCIA 瓣修復(fù)下頜骨缺損患者隨機(jī)分為傳統(tǒng)DCIA 瓣組（血管化DCIA 瓣）和神經(jīng)化DCIA 瓣組（同期顯微吻合IlN 及下牙槽神經(jīng)、頦神經(jīng)殘端的血管化DCIA 瓣），探討神經(jīng)化血管化髂骨瓣移植預(yù)防移植骨術(shù)后骨質(zhì)疏松化的應(yīng)用效果，所有參與者均知情同意（倫理審批號(hào)：SH9H-2018-T95-2）。頜骨重建術(shù)后一年行頜面部CT 檢查發(fā)現(xiàn)，常規(guī)血管化髂骨瓣發(fā)生明顯的骨質(zhì)吸收，而同期行下牙槽神經(jīng)重建的血管化移植骨骨質(zhì)與手術(shù)前相似（圖4），這將有利于患者的種植義齒修復(fù)。供區(qū)的并發(fā)癥包括瘢痕、腹股溝及部分外生殖器感覺減退（特別是在男性患者，但一般可在3 年內(nèi)逐步恢復(fù)到接近正常），相關(guān)運(yùn)動(dòng)無受損情況。

圖4 CT 檢查神經(jīng)化血管化髂骨瓣術(shù)后1 年移植骨吸收Figure 4 CT examination of bone resorption one year after implantation of the innervated and vascularized iliac bone flap

下牙槽神經(jīng)是下頜神經(jīng)的分支，經(jīng)下頜孔進(jìn)入下頜管，支配下頜牙齒及牙齦。終末支經(jīng)頦孔穿出，更名為頦神經(jīng)，分布在下唇及頦部的皮膚，下牙槽神經(jīng)的運(yùn)動(dòng)支支配下頜舌骨肌和二腹肌前腹。頜骨腫瘤切除、正頜手術(shù)、拔牙或外傷常導(dǎo)致下牙槽神經(jīng)的損傷，患者常出現(xiàn)下唇及頦部麻木感，咬唇、飲水外流等癥狀。帶IlN 的髂骨瓣重建頜骨缺損并同期重建下牙槽神經(jīng)，可有效保存下唇及頦部的感覺，并能有效減少唾液外流［36］。在術(shù)后一年測量神經(jīng)化血管化髂骨瓣修復(fù)患者的下唇及頦部感覺電流閾值，手術(shù)側(cè)下唇及頦部感覺神經(jīng)閾值（current perception threshold，CPT）測試評級為3.00，表示非常輕度感覺功能障礙。非手術(shù)側(cè)等級為0.00，表示測試無異常（表1），提示IlN 可成功重建下牙槽神經(jīng)并保存下唇及頦部感覺。此外，筆者團(tuán)隊(duì)還通過兩點(diǎn)辨別覺（two-point discrimination，TPD）檢測患者下唇及頦部的觸覺。下牙槽神經(jīng)重建患者手術(shù)側(cè)下唇及頦部能分辨的兩點(diǎn)間最小距離分別為3.21 mm 和10.66 mm，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)DCIA 瓣患者的36.16 mm 和43.31 mm，表明神經(jīng)重建后，下唇及頦部皮膚感覺得到保存（圖5）。此外，感覺檢測的常用方法還有：Vonfrey 測試絲［37］、筆觸定向識(shí)別［38］、針刺痛感知［39］、熱刺激［39］、振動(dòng)刺激以及視覺模擬量表（visual analog scale，VAS）和醫(yī)學(xué)研究委員會(huì)量表（Medical Research Council Scale，MRCS）［40］等，能夠輔助檢測痛覺、冷熱覺、觸覺、深度感覺等。重建修復(fù)下牙槽神經(jīng)缺損時(shí)，國際同類研究往往只關(guān)注感覺恢復(fù)這項(xiàng)單一指標(biāo)，未能將感覺神經(jīng)重建與骨穩(wěn)態(tài)聯(lián)系起來，因此關(guān)于下牙槽神經(jīng)重建后下頜骨或移植骨質(zhì)量改變的研究偏少。神經(jīng)化血管化髂骨瓣修復(fù)下頜骨及神經(jīng)缺損的文獻(xiàn)報(bào)告見表2。

表1 神經(jīng)化血管化髂骨瓣術(shù)后1 年雙側(cè)三叉神經(jīng)下頜支的電流刺激感覺閾值Table 1 CPT of the bilateral trigeminal mandibular branches one year after innervated and vascularized iliac bone flap surgery

表2 神經(jīng)化血管化髂骨瓣修復(fù)下頜骨及神經(jīng)缺損的文獻(xiàn)報(bào)告Table 2 Literature reports on the repair of mandible and nerve defects with innervated and vascularized iliac bone flaps

圖5 神經(jīng)化DCIA 瓣組與傳統(tǒng)DCIA 瓣組下唇及頦部兩點(diǎn)辨別覺檢測Figure 5 TPD of the lower lip and chin in the innervated DCIA flap group and the control DCIA flap group

4 總 結(jié)

同期神經(jīng)化血管化的髂骨瓣在修復(fù)下頜骨及神經(jīng)缺損中，既能保存下唇感覺又能預(yù)防移植骨的術(shù)后吸收，初步解決了頜骨重建后軟組織感覺缺失及疏松化的難題，進(jìn)一步提高了頜骨重建患者的生活質(zhì)量，回顧性和前瞻性臨床研究均表現(xiàn)出良好的臨床療效。技術(shù)操作方面，術(shù)中需注意解剖并保護(hù)DCIA 伴行的IlN 神經(jīng)（傳統(tǒng)血管化髂骨瓣中一般忽略并犧牲），分別與下牙槽神經(jīng)近心端和頦神經(jīng)斷端吻合，使得下唇、頦部皮膚接收外界刺激并將信號(hào)傳遞至中樞，同時(shí)接收來自中樞的信號(hào)并做出反饋，重構(gòu)患者的感覺反饋環(huán)路。這種神經(jīng)化血管化髂骨瓣的適應(yīng)證包括：①年齡18～65 歲患者，性別不限；②下頜骨患良性腫瘤、骨髓炎或術(shù)后不需放化療的惡性腫瘤；③下頜骨節(jié)段性缺損5～12 cm；④全身情況可，無絕經(jīng)期相關(guān)骨質(zhì)疏松癥，血糖可控制于正常范圍。禁忌證包括：①惡性腫瘤晚期，需放療或化療者（放療或化療都能引起骨質(zhì)疏松和感覺異常，影響效果觀察）；②全身情況差，不能耐受骨瓣修復(fù)者。然而，應(yīng)用這種神經(jīng)化血管化髂骨瓣后，下牙槽神經(jīng)損傷和修復(fù)期間中樞調(diào)控機(jī)制尚不明確，需要進(jìn)行深入研究?？傊P者團(tuán)隊(duì)將長此以往被忽視的神經(jīng)因素“邀請”進(jìn)骨穩(wěn)態(tài)的臨床及基礎(chǔ)研究中，希冀能夠減少移植骨疏松化并保存下唇感覺，這將有助于提高頜骨重建患者的生活質(zhì)量。

【Author contributions】Wang L, Shi JC wrote the article, revised the article, collected the references and case materials.All authors read and approved the final manuscript as submitted.