超聲骨刀在口腔種植中的應用進展

崔金禮，付 曼，郝 蕊 綜述 周 弘，吳豪陽審校

超聲骨刀在口腔種植中的應用進展

崔金禮，付 曼，郝 蕊 綜述 周 弘，吳豪陽審校

超聲骨刀作為一種新型的手術器械，因其有切割精確、操作容易控制、良好的組織選擇性、患者舒適度高等優勢，近年來在口腔種植領域日益受到重視。本文就超聲骨刀相關基礎研究、相比傳統器械的優勢與缺陷、在口腔種植中的臨床應用以及使用注意事項作一綜述。

超聲骨刀；口腔種植；骨切割；空化效應

1 超聲骨刀的工作原理

超聲骨刀在工作時主要依靠兩個重要特性，一個是逆壓電效應，另一個是空化效應。逆壓電效應是指在電場作用下，某些壓電介質在其極化的方向發生形變，將電能轉換成機械能的現象。當高頻交流電通過有極性的壓電陶瓷晶體，并使之發生形變，產生周期性的機械振動，并通過變幅桿進一步放大傳遞至刀頭，從而發揮切割作用。超聲骨刀使用的頻率范圍為24～36 kHz，在此范圍內僅切割硬組織，軟組織如神經血管等只有在頻率超過50 kHz時才能被切斷。振幅一般為40～200 μm。運行功率可根據不同的骨質情況進行調整，通常為10～50 W，最高可達60 W［1］?？栈浅暪堑兜牧硪粋€重要特性，即在一定強度的超聲波作用下，液體振動產生微氣泡，這些氣泡在超聲波交替正負壓強下受到壓縮和拉伸，直至被壓縮破裂而產生的沖擊現象。超聲骨刀利用其空化效應使周圍材料移位，減少出血，保持術野清晰，甚至可以破壞細菌的細胞壁，發揮一定的抗菌效果［2-3］。

2 超聲骨刀的相關基礎研究

2.1 超聲骨刀與骨愈合骨微觀結構的完整性、骨細胞的活性以及局部的組織反應直接影響到切割位點的骨愈合。超聲骨刀微米級的切割幅度伴以大量的冷卻液沖洗，減少了對骨組織的機械損傷和熱損傷，與傳統器械相比，更有利于骨的愈合。

有研究［1］表明，超聲骨刀對骨微觀結構的保護，顯著減少了對啟動骨愈合的細胞因子和生長因子相關的復雜信號級聯反應的干擾。Maurer et al［4］觀察3種骨切割器械切割骨面的微觀形態差異，結果顯示，相比傳統的切割鋸和切割鉆，超聲骨刀保留了原始的骨結構。骨細胞對熱損傷的敏感性已被許多研究［5］證實，當切割位點的溫度超過47℃持續1 min時，就會發生骨壞死。Harder et al［6］使用3種超聲骨刀器械切割牛的股骨，室溫（21℃）下切割位點溫度增加的中位數分別為3.0、2.2、1.1℃，切割位點的溫度均低于造成骨壞死的溫度。Mouraret et al［7］在小鼠模型上行骨切割以及取塊骨進行移植，分別在術后3、7 d觀察骨細胞活性以及成骨細胞和破骨細胞的活動，發現超聲骨刀切割位點顯示出更高的骨細胞活性并減少了細胞死亡；超聲骨刀制備的骨移植材料顯示出更高的短期細胞活性以及較多的新骨沉積和骨改建。

局部炎癥細胞因子和生長因子的表達，在骨愈合的過程中起著重要的作用。研究［8］表明，與傳統的擴孔鉆相比，超聲骨刀預備的種植窩在愈合過程中更早地出現了骨形態發生蛋白4和轉化生長因子β2蛋白的增加并減少了腫瘤壞死因子α、白細胞介素1β和白細胞介素10等促炎癥細胞因子的產生，促進了早期骨愈合。此外，與傳統的超聲治療器械相比，超聲骨刀切割的骨面不易形成骨內血管栓塞［9］，保護了切割位點骨的血供。

2.2 超聲骨刀與軟組織不同于傳統的切割方式，超聲骨刀通過高頻微振動實現對骨的切割，可減少對鄰近軟組織的損傷。Pavlíková et al［10］使用超聲骨刀和傳統小球鉆在大鼠顱骨上制備骨窗，并通過組織切片觀察腦組織的改變，結果顯示，超聲骨刀可顯著減少對大腦灰質的損傷，并減少星形膠質細胞和神經纖維細絲的喪失。此外，即使超聲骨刀直接接觸軟組織，也不會對其造成明顯的損傷。Schaeren et al［11］使用超聲骨刀以3 N的壓力直接接觸鼠的坐骨神經1 s，結果并沒有切斷神經，僅僅造成神經結構和功能的損傷，而且大部分損傷可以通過完整的周圍神經鞘進行再生修復，并認為該損傷源于刀頭對神經的壓力，而不是超聲骨刀的切割造成的。

3 超聲骨刀相比傳統器械的優勢與缺陷

相比傳統器械，超聲骨刀在特定的頻率范圍內工作，可減少血管、神經、上頜竇黏膜等軟組織的損傷［12］。超聲骨刀在操作時只需施加很小的握持力和壓力，增加了醫師操作的舒適度。刀頭小振幅的振動確保了切割的精準性，并減少了骨的流失［4］。切割過程的微創有助于術后的細胞修復和組織愈合［1］。利用其空化效應清除術區的血液和骨屑，確保手術視野的清晰。從患者的角度講，超聲骨刀的噪音小，避免了使用錘子敲擊，減少了患者的恐懼感和不適感。

雖然超聲骨刀的獨特優勢已被諸多研究證實。但是其較傳統器械需要更長的手術時間［2，12］，在刀頭強度方面也存在一定不足。Fernández et al［13］認為超聲骨刀在切割較厚的骨皮質時效率低下，而且容易導致刀頭疲勞斷裂。近年來通過增加手柄內壓電陶瓷的數量，加大工作功率以及對刀頭的改良，這些不足已得到較大程度的改善。

4 超聲骨刀在口腔種植中的臨床應用

4.1 上頜竇提升上頜后牙區常由于牙槽骨吸收以及上頜竇氣化導致垂直骨量不足。臨床上通常采用上頜竇提升術來增加垂直骨高度。無論是外提升還是內提升，上頜竇黏膜穿孔都是最常見的并發癥。超聲骨刀的應用在一定程度上有效避免了穿孔的發生。

4.1.1 上頜竇外提升 研究［14］報道上頜竇外側骨壁平均厚度約為0.91 mm，與之相鄰的上頜竇黏膜平均厚度約為0.15 mm。并且在上頜竇外側壁通常有上牙槽前后動脈的吻合支出現。相比傳統的球鉆，超聲骨刀更容易控制切割的范圍，尤其是在軟硬組織交界區，可減少對上頜竇黏膜和上牙槽前后動脈吻合支的意外損傷。Wallace et al［15］對100例患者行超聲骨刀外提升術，將竇黏膜穿孔的幾率從文獻報道的平均30%降低到7%，且所有的穿孔均發生在使用手動器械分離竇黏膜的過程中。Toscano et al［16］使用超聲骨刀對56個上頜竇行側壁骨開窗，在開窗過程中均未出現竇黏膜穿孔，有兩個上頜竇在隨后手動分離黏膜時發生竇黏膜穿孔，有35個上頜竇在開窗區遇到上牙槽后動脈血管吻合支，均未造成動脈損傷。

4.1.2 上頜竇內提升 超聲骨刀通過其液壓沖擊作用達到分離竇黏膜的目的，水流與竇黏膜有更大的接觸面積，從而減少了應力集中，降低了竇黏膜穿孔的風險。Jank et al［17］事先用? 1.2 mm的先鋒鉆制造羊上頜竇黏膜穿孔，然后分別采用Summers內提升器械、球囊以及超聲骨刀均將竇黏膜提升5 mm，比較提升前后黏膜穿孔長度的變化，發現超聲骨刀組黏膜穿孔長度的變化最小，超聲骨刀行內提升術能降低醫源性穿孔增大的風險。Lee et al［18］的一項多中心臨床研究顯示，使用超聲骨刀行上頜竇內提升術成功率達到95.3%，平均垂直骨量增加了5.7 mm，甚至在某些牙槽嵴嚴重吸收的病例可以作為外提升術的替代方法。

4.2 自體骨移植自體骨一直被認為是口腔植骨材料的金標準［19］。臨床上可根據不同需要選擇骨顆?；蚬菈K來修復骨缺損。

4.2.1 超聲骨刀收集骨顆粒 當骨缺損較小時，利用超聲骨刀可以方便地獲取皮質骨顆粒，并減少對骨細胞的熱損傷。Berengo et al［20］研究顯示使用超聲骨刀收集骨皮質顆粒，其有效骨的含量達到55%，骨細胞活性效果優于傳統的球鉆和擴孔鉆。雖然超聲骨刀在收集骨顆粒方面存在一定的優勢，但在某些方面尚不能替代傳統器械。Miron et al［21］的實驗結果表明超聲骨刀收集的骨顆粒在細胞活性和促進骨形成分子的釋放量方面低于骨磨和皮質骨刮取器，作者分析可能是受到超聲骨刀震動和所取骨形態偏小的影響。

4.2.2 超聲骨刀取塊狀骨 當缺牙區牙槽骨缺損較大或使用骨顆粒無法固定時，可以用塊狀骨修補骨缺損。塊狀骨通常取自下頜骨、顱骨、髂骨等部位，超聲骨刀憑借其較小的振幅精細安全的切骨，減少了對鄰近解剖結構的損傷，降低了手術并發癥。Happe［22］報道了用超聲骨刀在40例患者的下頜升支部取塊狀骨修復骨缺損，結果顯示在供區和受區均未出現明顯的手術并發癥。Majewski［23］使用超聲骨刀在下頜骨頦部取骨塊來重建美學區萎縮的牙槽嵴，并進行種植義齒修復，術后隨訪2～7年，重建位點顯示出穩定的功能和美觀效果。

4.3 骨劈開增加牙槽嵴寬度臨床上骨劈開技術常被用來增加牙槽嵴的寬度，以達到滿意的種植修復效果。傳統的器械對術者的外科技術要求較高，而且不易操控，容易損傷鄰近的重要解剖結構，尤其是當牙槽嵴嚴重萎縮或骨質較硬時，容易造成骨板折裂［12］。此外，有些傳統器械需使用錘子敲擊，常引起患者的不適。超聲骨刀切割精細、容易控制，無需錘子敲擊，有效地增加了牙槽嵴的寬度，減少了手術并發癥和患者的不適感［24］。

4.4 下牙槽神經移位下牙槽神經移位是解決下頜后牙區垂直骨量不足的方案之一。超聲骨刀在骨和神經的交界區精準地切骨，有效地減少了對下牙槽神經的損傷。有學者使用超聲骨刀對15例患者行下牙槽神經移位術同期植入種植體，術后8周，14例患者的神經感覺恢復正常，種植體存留率達97.36%［13］。Metzger et al［25］分別采用超聲骨刀和傳統球鉆進行下牙槽神經移位術，比較術后神經損傷的組織學改變，結果顯示超聲骨刀組對下牙槽神經造成的損傷更小。

4.5 其他應用隨著超聲骨刀在口腔種植領域應用的適應證不斷擴大，近年來其在種植位點的預備、種植體取出等方面的應用日益增加。

4.5.1 種植位點預備 研究［26］表明相比傳統的擴孔鉆，使用超聲骨刀預備種植窩，種植體同樣獲得了較好的穩定性，種植體穩定性曲線更早地從降低轉為升高。Blus et al［27］使用超聲骨刀進行即刻種植，在種植窩預備過程中刀頭不易滑動，種植體均獲得了良好的骨結合。

4.5.2 種植體取出 超聲骨刀微創、安全、切割精準的特性，使其成為取出種植體的有效工具。Marini et al［28］使用超聲骨刀將侵犯口底軟組織的種植體取出，最大限度地保存了骨量，減少了對鄰近組織的損傷，患者術后未出現出血、感染和血腫等并發癥。

5 超聲骨刀的使用要點及注意事項

超聲骨刀的切割效率與骨質、工作的功率和頻率、刀頭的設計以及對刀頭施加的壓力密切相關。因此，在操作前應根據不同的手術類型選擇合適的刀頭，并調整相應的功率、頻率和水流量。通常采用持筆式握持手柄，工作時保持切割刃完全垂直于骨面，對刀頭輕輕施加壓力，順著刀頭振動的方向作前后向或垂直向往復運動。注意對刀頭施加的壓力盡量不要超過400 g，并留意切割聲音的變化，壓力太大不僅不會增加切割效率，反而會導致產熱增加和軟組織損傷［12，29］。確保刀頭有足量的低溫鹽水沖洗降溫，流量最低不應少于30 ml／min，建議間歇切割，并避免在某一點停留太久，以免刀頭過熱［5］。在切割較厚的皮質骨時，可聯合使用傳統器械，既發揮了傳統器械的切割效率，又利用了超聲骨刀的安全性［12］。此外，對于初學者來說，還必須經過充分的專業培訓，并在體外模型上進行操作訓練［3］。

6 展望

超聲骨刀作為一種新型的骨切割工具，雖然還存在一定的不足，但是其相對于傳統器械的諸多優勢，已展現出廣闊的發展前景和應用需求。目前超聲骨刀在口腔種植中已獲得廣泛的應用，但關于超聲骨刀對軟組織影響的基礎研究仍然很有限，對超聲骨刀技術的使用還不夠成熟，尚需更多的經驗積累。

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R 782.12

A

1000-1492（2015）12-1843-04

時間：2015-11-18 10：12：35

http：／／www.cnki.net／KCMS／detail／34.1065.R.20151118.1012.068.html

2015-06-15接收

河南省教育廳資助基金（編號：112102110204）

鄭州大學口腔醫學院種植科，鄭州 450052

崔金禮，男，碩士研究生；

吳豪陽，男，主任醫師，碩士生導師，責任作者，E-mail：why67＠zzu.edu.cn