無機骨材料對上頜竇提升術后骨再生的影響*

趙 晶 周新文 章 濤 劉洪飛 徐 輝

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

上頜竇提升術的成功與否與擴增區域的新生骨量密切相關。由于上頜竇位于上頜骨內，并通過上頜竇裂孔與鼻腔相通，呼吸運動可以造成上頜竇及鼻腔內的氣壓變化，吸氣時上頜竇內存在負壓作用[3,4],進而可能對擴增區域的骨再生產生影響，因此了解上頜竇提升術術后新生骨的改建過程十分必要。本實驗對兔進行了模擬上頜竇提升術，并對術后新生骨的改建過程及破骨細胞的分布情況進行觀察，探討無機骨材料填充對上頜竇提升術后骨再生的影響。

1.材料方法

1.1 動物分組及模擬上頜竇提升術 選用成年雄性日本大耳白兔8只，體重約3.0kg。隨機分為2組，每組四只。2%戊巴比妥鈉1.2ml/kg經耳緣靜脈注射。全身麻醉成功后，鼻部脫毛備皮，常規消毒。在兔鼻骨處做一個長度約為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形成大約1.0cm×0.5cm橢圓形開窗，開窗時注意避免損傷竇黏膜。使用黏膜剝離器仔細分離竇黏膜，將其自竇底壁和側壁抬高，形成容納移植材料的空間。實驗側植入無機骨材料(日本東北大學大學院齒學研究所制備)，對照側則不植入材料，僅使血凝塊充滿擴增空間。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)，以阻止周圍纖維結締組織的長入。骨膜及皮膚完全復位后嚴密縫合。

1.2 標本制備及組織學觀察 分別在術后4周和8周處死動物。經4%多聚甲醛灌流后，取得手術區域的組織塊。將標本在4%多聚甲醛中固定24小時，然后置于10%EDTA液內脫鈣。沿縱軸將標本切開，常規梯度乙醇脫水，石蠟包埋，制備厚度為3μm的連續石蠟切片。HE染色，在顯微鏡下進行組織學觀察。

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

1.4 組織形態測量學分析 每組切片各隨機選取5張，在顯微鏡下觀察組織學形態，并運用IDA-2000醫學圖像分析系統進行組織形態測量學分析。每個標本需測量以下項目：竇底提升高度(即擴增空間的最大高度，以mm表示)、新生骨面積比(新生骨面積與全部測量面積之比)及破骨細胞數量。

1.5 統計學處理 所有數據以均數±標準差表示，使用SPSS11.5統計分析軟件進行方差分析和t檢驗。檢驗水準以P＜0.05具有統計學意義。

2.結果

2.1 組織學觀察

2.1.1 術后4周 實驗組擴增區域呈凸出狀。新生骨自竇腔周圍骨壁及竇黏膜側開始形成，并沿移植無機骨顆粒向擴增區域中心生長(圖1A)。擴增區域內部及靠近竇黏膜處的新生骨表面可見少量TRAP染色的破骨細胞(圖1B,C)。

對照組擴增區域呈凹陷狀，小梁狀編織骨自上頜竇竇腔周圍骨壁和竇黏膜側開始形成，并逐漸向擴增區域中心生長。擴增區域未見血凝塊殘余，無明顯炎癥反應(圖1D)。擴增區內部新生骨表面可見少量TRAP染色的破骨細胞(圖1E)。在靠近擴增區竇黏膜側的新生骨表面可見大量破骨細胞(圖1F)。

2.1.2 術后8周 實驗組擴增區域仍呈凸出狀，擴增空間內充滿新生骨和無機骨顆粒(圖2A)。擴增區域內部及靠近竇黏膜處的新生骨表面可見少量TRAP染色的破骨細胞(圖2B,C)。

對照組擴增區域的凹陷進一步加深，擴增空間內充滿板層骨和脂肪組織，在竇腔周圍骨壁及竇黏膜側可見連續皮質骨(圖2D)。在擴增區內及靠近竇黏膜處的新生骨表面可見少量TRAP染色的破骨細胞(圖 2E，F)。

2.2 組織形態測量學分析

2.2.1 竇底提升高度 術后4周至8周，對照組竇底提升高度顯著下降(P＜0.001)，而實驗組竇底提升高度無明顯改變。實驗組竇底提升高度顯著大于對照組 (P＜0.001)(圖3)。

2.2.2 新生骨面積比 術后4周至8周，實驗組新生骨面積明顯增加(P＜0.001)，而對照組新生骨面積比顯著下降(P＜0.01)。術后8周時實驗組新生骨面積比對照組明顯增加(P＜0.01)(圖4)。

2.2.3 破骨細胞數量 術后4周至8周，對照組在竇黏膜側新生骨表面(P＜0.001)和擴增區域內部(P＜0.01)的破骨細胞數量均較實驗組明顯增多。術后4周時，對照組在竇黏膜側新生骨表面的破骨細胞數量較擴增區域內部明顯增多(P＜0.001)，而實驗組在兩個部位的破骨細胞數量無明顯差異(圖 5)。

3.討論

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

上頜竇通過上頜竇裂孔與鼻腔相通，因此呼吸運動可以影響到上頜竇及鼻腔內的氣壓變化[3,4,6]。日本學者淺井澄人將凝血塊移植入兔上頜竇提升術擴增區域內，并在實驗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的壓力，進而觀察上頜竇提升術后擴增區域的骨改建情況。其結果顯示，上頜竇裂孔堵塞組新生骨的成骨速度和質量明顯優于未堵塞組，證明空氣壓力能夠影響到擴增區域的骨改建[6]。

血凝塊內含有多種內源性細胞生長因子，在骨組織再生過程中發揮重要作用。本研究利用淺井先生建立的兔上頜竇提升術動物模型，在對照組將血凝塊植入上頜竇提升術后擴增區域內，對擴增區域內破骨細胞的分布情況進行了研究。實驗結果顯示，對照組上頜竇竇黏膜側新生骨表面的破骨細胞數量較擴增區域內部明顯增多。骨組織的改建與外力有著密切關系。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。在受到壓應力的部位破骨細胞活躍，發生骨吸收；而在受到拉應力的部位成骨細胞活躍，出現骨增生。作者推測上頜竇內存在的空氣壓力導致竇黏膜側破骨細胞功能活躍，進而加快了新生骨的吸收。對照組上頜竇提升術擴增區域內血凝塊缺乏足夠強度，無法抵御外界壓力，從而導致部分擴增區域的喪失。

目前用于上頜竇提升術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缺點，采用何種移植材料應考慮到上頜竇特殊的解剖結構。本研究中實驗組所使用的無機骨材料是一種具有骨傳導作用的骨移植材料，其組成成分與人骨組織相似，并具有足夠的強度，能夠為骨細胞的長入提供支架[7,10]。以無機骨顆粒作為上頜竇擴增區域的植入材料，結果顯示無機骨顆粒能夠引導新骨長入，破骨細胞在竇黏膜側和擴增區域內部新生骨表面的分布無明顯差異，同時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中使用無機骨填充材料具有良好的骨重建效果，并可抵抗上頜竇內的空氣壓力，是解決上頜后牙區骨量不足患者進行種植義齒修復的一種有效方法。

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