口腔種植骨增量手術中常用植骨材料的研究進展

李敏，李大魯

1 大連醫科大學口腔醫學院，遼寧大連116000；2 濟南市口腔醫院

種植體周圍骨量充足是種植體植入后能獲得長期穩定性的關鍵。但是，由于炎癥、外傷、腫瘤、拔牙后牙槽骨吸收及長期缺牙等導致的牙槽骨萎縮常造成種植區牙槽骨量不足，此種情況下需采用如ONLAY 植骨術、牙槽嵴劈開術、牽張成骨術、GBR 等手術方法配合植骨材料進行骨增量，以恢復種植區骨量，使種植體能夠植入理想的種植位點。植骨材料在成骨方面的特性包括骨傳導性、骨誘導性和骨再生性，理想的植骨材料應同時具備以上三種特性。目前，臨床常用的植骨材料主要為自體骨移植材料、天然牙來源植骨材料、同種異體骨移植材料、異種骨移植材料及人工合成植骨材料等。現就其研究進展綜述如下。

1 自體植骨材料

自體骨具有良好的骨傳導性、骨誘導性和骨再生性，是植骨材料的金標準，其移植后易存活、無免疫排斥反應，能夠縮短成骨周期。自體骨常以塊狀或顆粒狀的形式應用于臨床。塊狀自體骨的機械性能和成骨潛能較好，能用于重建中重度的骨缺損。與塊狀骨相比，顆粒狀骨屑能更快釋放骨源性生長因子，在重建中小型骨缺損時效果較好，但其獲取量較為有限，且易受外力影響，吸收速度較快。自體骨取骨部位的選擇主要受植骨部位所需骨量和供骨區生物學性質的影響，目前常在患者頭面部、四肢或口內取骨。

口外如顱骨、脛骨、髂骨等取骨部位的供骨量充足，能用于較大范圍骨缺損的重建。但口外取骨需要在全身麻醉下進行，手術時間長、費用高、難度大，而且增加了術中和術后并發癥的發生風險［1］。如顱骨取骨后有發生硬腦膜撕裂、外形畸形、遺留瘢痕、脫發等風險，其中脫發最常見；髂前上棘取骨可能會導致感覺神經受損和步態不穩，移植骨塊較大時還可能因缺血導致骨塊壞死和吸收；與髂骨松質骨移植相比，脛骨的脂肪成分更高，術后可能發生長期疼痛、步態障礙、創口感染、血腫和骨折等并發癥。

口內取骨在局部麻醉下即可進行，手術時間較短，術后并發癥較少，面部不遺留瘢，患者更易接受。在供骨量能滿足修復要求的情況下，優選口內取骨。口內常在下頜骨頦部、上頜結節區、下頜升支及磨牙后區等部位取骨。下頜骨以皮質骨為主，骨密度較高，移植后吸收較慢，愈合期短［2］。但下頜骨來源的自體骨塊的血運重建和再生能力差，移植后的骨結合可能存在風險。頦部位于下頜骨前部，手術視野較好，骨量充足，能夠制取帶有少量松質骨的矩形骨塊。其取骨后最常見的并發癥是頦部皮膚感覺異常，也有可能發生下唇麻木、下前牙牙髓損傷及取骨區凹陷而影響頦部外觀等情況。為了有效避免上述風險，術前必須進行詳細的檢查與評估，術中嚴格控制取骨范圍。與下頜骨相比，上頜結節區主要為松質骨，可以制取骨屑或松質骨塊，手術過程中感覺神經受損的可能性較小，術后腫脹較下頜骨取骨輕，但較下頜骨骨塊抵抗吸收的能力差。

2 天然牙來源植骨材料

天然牙牙本質的組織結構與骨組織相似，有機成分以Ⅰ型膠原蛋白為主，無機成分以羥基磷灰石（HA）為主，還含有非膠原蛋白和多種生物因子。Ⅰ型膠原蛋白可以負載多種生長因子，促進骨形成和礦化。而牙本質基質植入骨缺損區后，還可以作為儲存庫，緩慢釋放BMP 等非膠原蛋白，調控骨吸收和骨再生，增加和誘導成骨。因此，與單獨含有膠原或HA 的支架材料相比，牙本質具有更好的骨傳導性和骨誘導性，更適合用于骨組織工程。目前，牙本質的使用形式主要包括脫蛋白牙本質和脫礦牙本質。脫蛋白處理可以使牙本質的孔隙率較原來增加約20%，有效發揮HA 等磷酸鈣的支架作用，促進骨再生［3］。經脫礦處理的牙本質基質兼有膠原蛋白和HA，而且牙本質小管增寬，有利于各種生長因子的釋放。脫礦牙本質更易降解，上述處理方法均會使牙本質基質的機械性能有所下降。

近年來，已有商品化牙本質材料被應用于上頜竇提升術、GBR、牙槽嵴位點保存手術等臨床骨增量手術中。JUN 等［4］發現其在上頜竇底提升術中的成骨率、新骨密度及殘余植骨材料量與Bio-Oss骨粉相似，但骨樣厚度更高。JOSHI［5］將AutoBT 應用于牙槽嵴位點保存術，發現所有種植體都具有較好的初期穩定性，而且自體牙本質移植后的骨吸收率低于人工骨。

3 同種異體植骨材料

同種異體骨來自于同一種群中其他個體的健康骨組織，骨源豐富，通常儲存在骨庫中，以新鮮冷凍骨（FFB）、脫礦骨基質（DBM）、凍干骨（FDBA）或脫礦凍干骨（DFDBA）等形式進行使用。同種異體骨經脫礦或凍干處理后，保留了天然骨組織的三維結構及BMP，具有良好的細胞相容性、骨傳導和骨誘導作用，但由于缺乏活細胞而缺乏成骨特性。若將同種異體骨與自體骨髓連用，能提高其成骨能力。FFB 雖較其他類型的異體骨具有更高的機械穩定性，但仍存在傳播疾病和免疫排斥的風險，目前已不應用于臨床。

3.1 DBM DBM 是使用化學方法對異體骨進行脫鈣、去脂等處理后得到的植骨材料，原始骨小梁結構保持不變，孔隙增多，類似松質骨［6］。KIM 等［7］研究發現DBM 和自體骨的成骨過程相近。在上頜竇底提升術中，與其他僅具有骨傳性的異種骨移植材料相比，DBM 具有更好的成骨能力。DBM 還可以快速重建血管，并能夠作為自體骨髓的載體。將DBM 與自體骨髓聯合使用的成骨能力及成骨質量優于單純使用DBM。DBM 經處理后骨表面的抗原結構被破壞，不會引起局部異物反應，但它不提供結構穩定性，因此僅在結構穩定的環境中應用。

3.2 FDBA FDBA 經深低溫冷凍機冷凍干燥處理后，保留了BMP、膠原和原有的三維結構而降低了其抗原性，有利于細胞黏附、增殖和成骨分化。但經深低溫冷凍機冷凍干燥處理后，其力學性能也會有所下降，可將其與屏障膜聯合使用。FEUILLE 等［8］用礦化FDBA 結合鈦增強聚四氟乙烯屏障膜治療局部牙槽嵴缺損，結果顯示平均牙槽嵴寬度增加約3.2 mm，新骨形成率平均為47.6%。

3.3 DFDBA DFDBA 經冷凍干燥脫礦處理后，骨基質中的BMP 暴露，使其具有良好的骨傳導和骨誘導作用。在牙周植骨手術的臨床應用中，DFDBA 已經被證實是一種安全、有效的植骨材料。牙周翻瓣術后，在骨下袋部位植入DFDBA能夠獲得更多的附著增加和骨缺損的充填。DFDBA 可以與患者的自體骨髓聯合使用，以促進新骨形成。同時，將DFDBA 與富血小板血漿聯合應用也可以改善其成骨效果［9］。但是DFBDA 植入上頜竇內后極易吸收，種植體負載后上頜竇再氣化可能性增加，故有學者認為DFDBA并不適合用于上頜竇底提升術。

臨床上可以將自體骨與異體骨聯合使用，混合后的骨移植材料可以結合兩者優勢，提高成骨效率，縮短成骨時間，降低骨吸收量，并減少所需的自體骨量。也可以將新鮮的自體骨碎屑及血液與異體骨移植材料按1∶1 混合使用，或將異體骨與自體骨髓聯合使用。

4 異種植骨材料

異種骨移植材料是來自不同物種的植骨材料，主要來自動物（如牛、豬等）的骨基質、鈣化的珊瑚基質等，來源廣泛、價格低廉。目前臨床常用的異種骨移植材料為脫蛋白小牛骨（DBBM）。DBBM 是一種骨傳導性植骨材料，植入后能夠抵抗骨吸收，是良好的支架材料。Bio-Oss 骨粉是最具有代表性的DBBM 商業產品。Bio-Oss 骨粉的三維結構與人松質骨相似，具有良好的機械性能、骨傳導性和生物相容性，能提供穩定的成骨環境。將其植入骨缺損區后能在植骨材料周圍直接引導成骨，形成骨粉顆粒與新生骨相融合的新生骨結構［10］，應用Bio-Oss骨粉進行拔牙后的位點保存能夠獲得較好的效果。JENSEN 等［11］分別將Bio-Oss 及其與自體骨聯合使用進行上頜竇底提升，發現植骨材料植入骨缺損區后的穩定性與Bio-Oss 的比例成正比。由于顆粒狀骨粉易受外力影響發生變形、移位，不易維持植骨后的形態，因此臨床上可將其與能維持空間的屏障膜聯合使用。Bio-Oss 與生物膜聯合使用可以明顯抑制牙槽骨水平向和垂直向的骨吸收，促進新骨形成。

5 人工合成植骨材料

5.1 生物陶瓷 生物陶瓷的主要成分是磷酸鈣（CP），是人工合成的支架材料，易生產和保存，無免疫原性，具有良好的生物相容性和骨傳導性，但無成骨或成骨誘導性。目前常用的生物陶瓷類材料包括磷酸三鈣（TCP）、羥基磷灰石（HA）及雙相磷酸鈣（BCP）。TCP陶瓷材料的CaO∶P2O5配比為3∶1，具有最好的生物相容性、良好的骨傳導性和孔隙率，能夠促進再生組織血管化，其在體內的降解速度較HA快。β-磷酸三鈣（β-TCP）是目前較為常用的TCP 陶瓷材料，已經被證實可以用于修復骨缺損和進行上頜竇底提升。有學者發現在上頜竇底提升中應用β-TCP 具有與自體骨相似的成骨效果，是較為理想的上頜竇植骨材料［12］。HA 是一種高度硬化的羥基化磷酸鈣鹽，HA 陶瓷的性質與天然HA 幾乎相同，能在生物體內釋放鈣和磷離子，是良好的支架材料。但是純HA 的脆性較大，抗彎性能差，而且植入體內后降解緩慢，臨床應用長期效果不理想。而超微羥基磷灰石粒子（nHA）具有較高的溶解度，人成骨細胞在nHA 表面的生長速率高于其他材料，且無細胞毒性，具有較大的應用潛力。BCP 是由HA 和β-TCP 組成的生物陶瓷類，具有良好生物相容性和骨傳導作用；其中，HA 與β-TCP 的比例為3∶7 的BCP 具有最佳的骨傳導性。OHE 等［13］通過臨床實驗證實BCP 具有較高的體積穩定性，可用于上頜竇提升。但BCP 的成骨性能不如自體骨，可單獨使用或與生長因子聯合使用。

5.2 其他 除生物陶瓷外，還有磷酸鈣骨水泥（CPC）和生物活性玻璃（BAG）等材料也可以用于骨增量。CPC由1個或2個粉末組分和水溶液組成，結合后可以直接應用或通過注射器使用，通過CP連接的沉淀在原位直接硬化。CPC的力學性能和分解行為取決于其原材料的組成及其加工，能通過良好的血管支持促進骨整合和吸收［14］。但是，CPC 的孔隙率低，植入后降解慢，承載能力較低，因此不適用于高壓負荷區域，僅適用于充填骨缺損。BAG 是以酸性氧化物（如五氧化二磷）、二氧化硅（也包括氧化鋁）和堿（如氧化鈣、氧化鎂和氧化鋅）為基礎的生物活性材料，具有骨誘導性。當BAG 暴露于組織液中時，表面會形成含硅凝膠層，頂部形成磷酸鈣層，可以促進成骨細胞吸附和聚集，形成細胞外基質礦化。有學者認為納米級BAG 具有與HA 相似的特性，但其表面積更大，還能夠增強成骨細胞黏附、增殖和分化，促進牙周組織再生和骨組織礦化。但目前CPC和BAG在臨床中的應用不如生物陶瓷廣泛。

6 輔助成骨生長因子

目前臨床已知的生長因子與骨再生關系密切的包括如骨形成蛋白（BMP）、富血小板血漿（PRP）、血小板源性生長因子（PDGF）、富血小板纖維蛋白（PRF）、濃縮生長因子（CGF）等。這些與骨生成和重建相關的生長因子可以促進間充質干細胞向成骨細胞分化，并可以誘導膠原合成以調節骨基質礦化。

6.1 BMP BMP 屬于非膠原蛋白，在骨礦化過程中起重要的調節作用，其中最常用的是骨形成蛋白-2（BMP-2）。BMP-2 能夠誘導多功能干細胞向成骨細胞分化，也可以促進內源性骨細胞向缺陷部位聚集，具有較強的體內外骨誘導活性［15］。有學者發現復合BMP-2 的植骨材料能有效增加種植體骨結合的面積和骨密度，但新骨形成速率慢于自體髂骨［16］。由于蛋白類復合材料的半衰期短，難以維持較高濃度，常需要大劑量多次使用，所需費用較高，而且分布常不均勻。手術過程中局部應用超過生理劑量的BMP-2 還可能會導致軟組織廣泛性血腫、過度炎癥反應等嚴重并發癥［16］。因此BMP 在修復大范圍骨缺損中的安全應用尚需要進一步的研究，而且目前由于倫理問題BMP尚未應用于臨床。

6.2 血小板來源生長因子 PRP、PDGF、PRF 及CGF 等均為血漿制劑，通過離心自體全血并濃縮血小板制成，均具有良好的生物形容性。PRP 能夠提供再生刺激，增強愈合及促進低愈合潛能組織的修復。拔牙后在拔牙位點應用PRP 可以促進牙槽窩骨再生，在下頜骨連續性骨缺損的重建中添加使用PRP 能夠增加骨形成。但相較于在成骨方面的應用，PRP在促進肌腱、韌帶和軟骨的愈合上的效果更好。PRP 制劑通常在給藥前被激活，以釋放高濃度的生長因子，活化的PRP 在10 min 內可釋放高達71%的生長因子，但是對于快速、大劑量輸送生長因子結果是否理想尚存在不確定性。而且研究表明無論PRP 活化與否，都具有相似的骨再生效果。鑒于數據有限，所以關于活化是否有益尚無一致的意見，但活化會改變PRP 的性質，在比較臨床研究結果時須加以考慮。

PDGF 是主要由血小板產生，其中常用的是重組人血小板衍生生長因子-BB（rhPDCF-BB）。rhPDCF-BB 可以促進血管生成，加速牙周組織再生和附著，利于術后創口愈合。研究發現植骨材料配合使用rhPDGF-BB 能達到平穩的骨愈合。但是rhPDGFBB 在骨增量手術中的最適劑量、最佳支架材料及其在骨內的作用機制尚不十分明確，需要進一步研究。

PRF簡化了PRP等富血小板生物材料的制備過程，具有良好的生物學特性，與植骨材料聯合使用能較好的促進成骨。將Bio-Oss 聯合使用PRF 進行上頜竇提升可以縮短愈合時間，且成骨效果優于單純使用Bio-Oss 骨粉。同時，AGARWAL 等［17］將PRF 單獨及其與DFDBA 聯合應用于治療慢性牙周炎所致的骨缺損，結果表明PRF與DFDBA聯合應用對于骨缺損的治療具有明顯優勢。但在β-TCP 中添加PRF不但不會促進新骨形成，還可能加重炎癥反應。

CGF較PRF含有更高濃度的生長因子。MASUKI等通過研究發現，高級富血小板纖維蛋白與CGF 提取物均含有較高水平的血小板和血小板衍生生長因子，體外研究均能顯著促進人骨膜細胞增殖，應用于骨缺損區后可以作為儲存庫釋放生長因子。LEI等［18］發現CGF 應用于骨缺損區后14 d 內可以穩定持續釋放生長因子，改善骨缺損重建中的組織再生的效果。有學者采用CGF 聯合Bio-Oss 重建頜骨缺損，術后6 個月發現實驗組骨缺損區的骨密度高于單獨使用Bio-Oss組。在即刻種植中，使用CGF聯合Bio-Oss 進行GBR，可以有效提高臨床治療效果，抑制炎癥反應，促進骨再生。但目前CGF 與其他材料聯合使用的遠期效果尚不明確。

7 總結與展望

目前，臨床上可以通過多種手術方法配合使用植骨材料進行骨缺損重建。理想的骨移植替代物應具有良好的生物相容性、生物可吸收性、骨傳導性、骨誘導性、結構與骨相似、使用方便、成本低廉等優點。考慮到不同來源的植骨材料特性不同，臨床可以將不同種類的植骨材料混合使用以提高植骨材料的成骨性能和穩定性。經臨床應用發現，將自體骨骨屑與Bio-Oss 骨粉1∶1 混合或將自體骨屑、顆粒狀同種異體骨、Bio-Oss 骨粉1∶1∶1 混合使用能獲得較好的成骨效果。除植骨材料外，現今也有多種生長因子應用于臨床，雖然可以輔助成骨，但其仍具有潛在的導致疾病傳播、免疫問題和不受控制的骨形成等風險。相信隨著口腔種植技術和骨組織工程學的發展，未來會出現具有更好成骨性能的植骨材料及更好的使用方案，使口腔種植手術的成功率及遠期效果更為理想。