系統(tǒng)應用唑來膦酸對骨質疏松時自體髂骨移植內種植體骨結合影響的影像學及生物力學研究

李劍平，高學舸，李可來，李慶隆，王建國，戚孟春

(1.河北省唐山市協(xié)和醫(yī)院口腔外科,河北 唐山 063000;2.河北聯(lián)合大學口腔醫(yī)學院口腔頜面外科,河北 唐山 063000)

骨質疏松對種植體周圍的骨愈合形成負面影響，降低種植體周圍的骨結合率[1-2]，從而對種植體的遠期效果產生不利影響，增加其失敗率[3]。有學者通過組織學觀察證實骨質疏松同樣會對種植體周圍植骨愈合產生不利影響[4]，從而降低植骨區(qū)內種植體的骨結合率。為了改善這種不利狀況，系統(tǒng)應用雙膦酸鹽，使種植體周圍骨量及骨結合率得到提升[5]。李劍平等[6]研究發(fā)現局部應用唑來膦酸涂層種植體對骨質疏松狀態(tài)下的自體植骨區(qū)內的種植體愈合產生積極的影響。本研究從影像學及生物力學角度探討骨質疏松對種植體周圍植骨愈合產生的影響及對種植體穩(wěn)定性的影響，以及系統(tǒng)應用唑來膦酸是否會使此種不利影響得到改善，現報告如下。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1 實驗動物：5月齡雌性日本大耳白兔30只(平均體質量3kg)，北京維通利華實驗動物養(yǎng)殖中心提供(批號 SCXK京20050013)。所有受試家兔均于室溫20℃左右、自然光照的動物房中單籠飼養(yǎng)，供給家兔標準飼料(由華北煤炭醫(yī)學院動物中心提供)，自由飲食水，受試前適應性飼養(yǎng)2周。

1.1.2 種植體及試劑：納米羥基磷灰石涂層純鈦螺紋狀種植體(長12mm，直徑2mm，螺紋間距1mm，螺溝深度0.25mm)，四川大學生物材料測試中心定制。

唑來膦酸，江蘇恒瑞醫(yī)藥股份有限公司提供。

1.2 實驗方法

1.2.1 建立兔骨質疏松模型：實驗動物隨機分成對照組(A組)、去勢組(B組)、系統(tǒng)應用唑來膦酸組(C組)，每組10只。用25℅烏拉坦(4mL/kg)行耳緣靜脈麻醉，B、C組摘除雙側卵巢，A組行假手術。

1.2.2 種植體植入：骨質疏松模型造模12周后，制備家兔右側脛骨近中干骺端骨缺損，并行自體髂骨移植及同期種植體植入手術(圖1)。麻醉方法同前，所有家兔右側脛骨近中干骺端用牙科電鉆制備邊長8mm的正方形骨缺損(只去除骨皮質)；于家兔髂前上嵴處切取相應大小的全層骨塊，置于脛骨骨缺損內。在植骨塊中央制備種植體窩，穿透對側骨皮質，旋入種植體，分層縫合切口。術后常規(guī)飼養(yǎng)，前3d每天每只家兔給予青霉素5萬U/kg肌內注射。

1.2.3 系統(tǒng)應用唑來膦酸：自體髂骨移植及種植體植入術后3d，C組家兔開始給予唑來膦酸0.1mg/kg皮下注射，每3周1次，其余2組家兔接受等量生理鹽水注射。

1.2.4 標本采集與制備:家兔于種植術后第12周處死。取帶種植體脛骨標本長約10mm，置于4%中性福爾馬林溶液固定，并用棕色玻璃瓶密封，于4℃冰箱中冷藏，3d后給予X線檢查，所有標本顯示均正常愈合。

X線檢查結束后應用GE explore Locus SP型顯微CT(四川大學提供)掃描，將處理好的脛骨標本沿長軸垂直固定于樣品固定器內，周圍填塞少許醫(yī)用紗條加以固定，防止掃描過程中移動；固定器內加入去離子水作為掃面介質，充分浸沒樣品及沙條，注意介質內應無氣泡。選擇掃描參數如下,電壓80kV，電流80μA，掃描方式為360°旋轉，掃描時間270min，幀平均4幀，角度增益0.4度，曝光時間3 000ms，各向同性分辨率8.0μm×8.0μm×8.0μm voxel，以Fluro方式選擇脛骨延長區(qū)域進行掃描。同時掃描標準體模，校正CT值。掃描完成后，手動校正旋轉中心及CT值，以41.0μm×41.0μm×41.0μm voxel的各向同性分辨率完成掃描標本整體機構重建。行延長區(qū)域骨生長情況分析時，從重建的圖像中選取延長區(qū)域近端3mm，延長區(qū)域遠端3mm及中間4mm作為骨組織感興趣區(qū)域(region of intrest，ROI)行8.0μm×8.0μm×8.0μm voxel三維重建，以計算機自動生成閾值提取圖像信息，完成圖像二值化。繼而選定ROI內骨組織，分皮質骨和松質骨量部分呈現三維可視化。用最大密度投射成像技術(maxium intensity projection，MIP)比較各ROI區(qū)域的二維橫斷面結構密度特征。獲得重建圖像后使用micro-CT自帶的MicroView2.0+ABA(GE Health Care Co.)軟件對以下指標進行定量分析。①骨組織體積比(percent bone volume,BV/TV) (%),植骨區(qū)礦化骨占整個骨組織體積的百分比；②骨小梁厚度(trabecular thickness,Tb.Th) (mm),植骨區(qū)內骨小梁的厚度(直徑)；③骨結合率(implant-bone contact rate,IBCR)(%),植骨區(qū)種植體與礦化骨直接接觸的部分占種植體總表面的百分比。

掃描結束后行旋出力學測試，首先將標本用石膏固定于1個固定容器內，使其種植體頭部外露，扳手置于種植體頭部，應用愛思達電子拉力計(東莞市眾升儀器有限公司提供)拉動扳手手柄，記錄種植體松動時的最大數值，并且測量拉力計受力點與種植體中心的距離，兩數據相乘數值為旋出力矩。

2 結 果

2.1 X線檢查結果：所有標本均正常愈合，植骨塊與脛骨缺損區(qū)無明顯界限，植骨區(qū)均未見死骨形成，種植體周圍無明顯陰影，與周圍骨質結合緊密(圖2)。

2.2 顯微CT檢查結果：從縱截面觀察可見A組植骨塊內骨小梁粗大、密集、連續(xù)，骨皮質較厚，植骨塊和原有骨質之間結合緊密，界限消失，種植體周圍骨組織豐滿；B組植骨塊及皮質骨較薄，內層骨皮質改建接近消失，骨小梁較稀疏，種植體周圍骨組織較少；C組植骨塊也較厚，骨小梁密集，骨小梁直徑較A組細，種植體周圍均有較多新生骨小梁，比A組骨量少。從橫截面上觀察，A,C組種植體周圍骨小梁最密集，呈海綿狀;B組種植體周圍骨小梁最少，最為細小(圖3)。

2.3 顯微CT定量分析比較：BV/TV、IBCR在A組最高，B組顯著低于A，C組(P<0.01)； Tb.Th A組最高，C組次之，B組最低(P<0.01)。見表1。

組別BV/TV(%)IBCR(%)Tb.Th(mm)A68.94±2.9962.71± 3.490.325±0.029B22.80±2.66?31.52±2.08?0.216±0.021?C52.88±2.07?#55.42±2.53?#0.277±0.030?#F810.722348.61541.031P0.0000.0000.000

*P<0.01與A組比較 #P<0.01與B組比較(q檢驗)

BV/TV:percent bone volume;IBCR:implant-bone contact rate;Tb.Th:trabecular thickness

2.4 旋出力矩測試結果：A組旋出力矩為(55.34±5.25)N·cm，B組為(31.34±4.13)N·cm，C組為(50.34±3.89)N·cm，A、C組明顯高于B組，差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.01)。

3 討 論

目前，種植牙因為其美觀、堅固、舒適及不傷鄰牙受到廣大牙缺失患者的歡迎。牙種植成功的關鍵是種植體和足量健康的骨組織發(fā)生骨結合，從而為咀嚼提供足夠的支持力[7]。由于骨質疏松好發(fā)于中老年人，他們大多存在牙缺失，而且與牙齒的脫落有一定的聯(lián)系[8]。故目前雖然未將此類系統(tǒng)性疾病列為種植牙的禁忌證，但將其視為降低種植成功率的一個危險因素[9]。本研究結果顯示，骨質疏松狀態(tài)下的自體骨植骨同樣達到了骨性愈合，但其植骨區(qū)內種植體骨量減少，骨皮質變薄。這必將降低種植體的穩(wěn)定性，如果種植體負重會增加其失敗率，本研究力學測試證實這一點，B組家兔脛骨種植體旋出力矩明顯小于A組。

由于骨質疏松對種植體成功率的潛在威脅，所以有必要在種植前改善此種狀況。雙膦酸鹽是骨質疏松的首選用藥，國際上對于此類問題的研究大多圍繞雙膦酸鹽系列藥物來開展的，對于它的應用目前也相對成熟。最近Yildiz等[10]發(fā)現雙膦酸鹽對骨質疏松狀態(tài)下的種植體骨結合、種植體穩(wěn)定性是起到積極作用的。本研究發(fā)現C組在接受唑來膦酸治療12周后其種植體周圍骨量明顯提升，骨小梁增多，且骨皮質也出現了增厚，說明唑來膦酸對自體骨植骨起積極作用。同時C組旋出力矩明顯提升，說明在骨質疏松狀態(tài)下，唑來膦酸能增加合并自體骨植骨的種植體生物力學性能。

綜上所述，實驗性骨質疏松雖然不會阻礙移植骨內種植體骨結合，但使移植骨皮質骨變薄，松質骨量減少，從而降低植骨區(qū)種植體的骨性支持，減弱骨組織對種植體的支持；通過應用唑來膦酸涂層種植體，可以改善骨質疏松對種植體周圍自體骨植骨愈合的不良影響，增加植骨區(qū)內的種植體周圍骨量，從而增加其穩(wěn)定性。(本文圖見封三)

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