牙齿种植骨量不足的相关研究进展

李雅巍 孙晓梅 滕利 丁波 卢建建

·综述·

牙齿种植骨量不足的相关研究进展

李雅巍 孙晓梅 滕利 丁波 卢建建

牙齿缺失通常会导致牙槽骨吸收，主要表现为牙槽嵴高度、宽度的缩小，阻碍了种植修复的顺利进行，影响义齿修复及咀嚼功能的恢复。针对此类不能顺利进行种植手术的牙槽嵴，需采用可靠的技术进行修复，以满足种植的基本要求。本文对当前解决牙齿种植骨量不足问题的研究进展进行综述。

牙齿种植骨量不足牵张成骨组织工程骨

目前，牙齿种植已成为恢复牙列缺损的有效方法。种植区充足的骨量，是成功实施牙齿种植的重要条件[1]。牙齿缺失通常会导致牙槽骨吸收，主要表现为牙槽嵴高度、宽度的缩小；另外，牙槽嵴手术后薄、锐利、浅的牙槽嵴，均会成为阻碍种植修复顺利进行的不利因素，影响义齿修复及咀嚼功能的恢复，因此需采用可靠的技术进行修复，以满足种植的基本要求。本文就解决牙齿种植骨量不足的研究进展进行综述。

1 牵张成骨术

牵张成骨术是通过对切开后的骨段施加特定的牵引力或扩张力，使骨骼间隙内再生新骨以延长或扩宽骨骼，达到矫治骨发育不足或修复骨缺损的一种外科技术。牵张成骨术可应用于牙槽骨以增加其高度或宽度，对于缺牙区大面积牙槽骨缺损具有显著的治疗作用。

1.1 牵张成骨术的发展

1996年，Block等[2]在犬下颌骨颊侧水平植入2个种植体，与骨组织整合后连接牵张装置行水平截骨，以种植体为支抗垂直牵引，10周后牙槽嵴高度平均增加（8.85±1.05）mm。对于牵张成骨，运用口外式牵张器易引起感染、面神经损伤和皮肤瘢痕；口内式牵张器固位力欠佳、占据固有口腔的空间；而传统手术方法需安放种植体、截骨、取出种植体，共3次手术，给患者带来痛苦。1999年，Gaggl等[3]报道了种植体牵张成骨术增高牙槽嵴，即采用自攻型螺纹骨内种植钉为固定牵张装置，通过逐渐旋转种植钉使牙槽嵴截骨段上升，种植体牵张成骨后可直接进行种植上部修复，避免了3次分期手术。

由于牵张器的限制，早期的牵张成骨术只能在一个方向上牵引颌骨，不能满足种植区对骨量的需求。为此，McCarthy和Watzek等分别设计了三维牵张器，可对牙槽嵴同时增高和增宽[4]。应彬彬等[5-6]应用自制多平面牵张器三焦点牵张，成功修复了猴颏部骨缺损，固定16周时牵张间隙内新骨生成活跃，新骨组织密度与正常下颌骨无明显差异。

1.2 牵张器的分类

牵张成骨技术的进步，依赖于牵张器的发展。临床上根据牵张器的安放部位，分为外置式牵张器和内置式牵张器。

1.2.1 外置式牵张器

1997年，Polley设计了固定于发际内的颅外固定牵张器，解决了老式口外牵张器易形成明显面部瘢痕的问题，目前临床上仍在广泛应用。

1.2.2 内置式牵张器

早期的内置式牵张器仅能满足单向牵张的需求，而三维牵张器可同时增高和增宽牙槽嵴。Holmes等[7]曾使用内置牵张器对7名颅面综合征患者行Le FortⅢ型牵张成骨术，在三个方向上获得了不同程度延长。Sawaki等[8-10]报道患者因良、恶性肿瘤切除造成下颌颏部及体部缺损，部分患者已行放疗和/或化疗，后因金属重建板外露感染而改行输送盘牵张，顺利完成绝大部分缺损的重建，剩余小部分缺损经辅助植骨或其他手术获得完全修复。术后患者颏部形态及面型明显改善，后期部分患者的新生骨可行骨内牙种植修复。

1.2.3 镍钛记忆合金牵张器

镍钛记忆合金具有特别的机械性能、记忆性能及超弹性。通过对温度的控制使材料表现出形状记忆或弹性恢复动作。用直径1 mm左右的镍钛记忆合金丝热加工成S形、C形、W形，定型后作记忆处理，复形温度接近人体体温，消毒后置入无菌冰水中消除其刚性以便于使用[11]。2003年，谢旻等[12]将钛镍记忆合金牵张器完全埋入犬的前磨牙区及磨牙区，以探讨应用镍钛记忆合金牵张成骨增高下颌牙槽嵴的可行性。牵张器就位后骨块即开始牵张升起，术后1周达7.5～11.5 mm，之后无明显变化。X线片可见牵张完成后1个月，牵张区骨密度增高，有新骨生成；3个月后骨密度与周围牙槽骨接近。组织学观察，牵张区早期有胶原束形成，随后钙化成骨。

1.2.4 种植体式牵张成骨器

1999年，Gaggl等[13-14]首次报道了种植体式牵张器在修复牙槽嵴萎缩中的应用。该牵张器的结构特殊，具有骨牵张器与牙种植体双重功能，避免了二次牙种植体植入术，Gaggl为82名患者共植入151枚种植体，经过9～18个月的随访观察，共有9枚种植体因松动、种植体冠部周围骨吸收而失败。戴杰等[15]设计了新型种植型弹性牵张器，将镍钛记忆合金弹簧置入纯钛制作的中空两段式种植体中，利用镍钛记忆合金的形状记忆功能产生回复弹力，实现自动连续牵张，实验证明稳定性可靠，达到预期牵张效果，成为牵张器发展的新趋势。由于种植体牵张成骨增高牙槽嵴仍处于探索阶段，有待于进一步完善[16]，如牵张后升高骨段是否发生吸收，牵张区与周围黏膜、肌肉等软组织以及骨组织之间相互关系和临床适应症选择等。

2 生物材料移植

2.1 自体骨移植

自体骨一直是骨移植和骨再生过程的金标准[17]。自体骨移植通常不会引起免疫排斥，是最理想的骨移植材料，仍是目前应用最广泛的骨移植材料。对于牙槽骨重度缺损，剩余骨量无法保证种植体在正确轴向及位点植入并获得良好的初期稳定性时，块状自体骨移植可以使牙槽骨在水平向、垂直向中任一方向或双向同时增加骨量，是有效的解决方法[18]。自体骨的移植分为Onlay植骨和Inlay植骨。

取骨位点的选择主要依据所需要的植骨量、受骨区的位置、术后并发症、供骨区解剖特点及患者接受度等综合因素而定。一般口内的位点为颏部、外斜线、上颌结节、智齿的拔牙窝内等；口外的常用供骨区为髂骨、腓骨、胫骨、颅顶骨。

齐翊等[19]通过11例Onlay植骨术改善牙槽嵴种植骨量重度不足的病例发现，11例中有10例受、供区伤口均一期愈合，二期手术时植骨块与受骨区骨组织愈合良好，无明显骨吸收，骨量充裕，顺利植入共计15颗种植体。无下颌神经损伤、术区临近牙齿受损及病理性骨折等严重并发症发生。下颌骨颏部取骨患者中均有不同程度术区不适感，至二期手术时明显减轻或消失。1例自外斜线取骨且供骨区和受骨区比邻患者，术后局部肿胀较重，术后7 d取骨区出现感染，有分泌物溢出，予以冲洗换药并应用抗生素，但炎症迅速波及植骨区，导致伤口裂开，植骨块坏死被取出，植骨失败。10例植骨成功患者植骨后牙槽嵴平均厚度为（7.78±0.27）mm，种植体植入时牙槽嵴平均厚度为（6.91±0.21）mm，两者差异显著（P＜0.01）；种植体植入时的牙槽嵴厚度较植骨前平均增加约3.98 mm，植骨后至种植体植入时牙槽嵴厚度平均吸收约0.87 mm，忽略牙槽嵴可能的微小萎缩，移植骨块在愈合期的平均吸收率约为11%。修复后随访6～12个月，无种植体脱落，修复体行使功能良好。

2.2 同种异体骨

通过消除免疫原性、冻干及灭菌消毒、低温等方法都可以保存同种异体骨移植材料。异体骨有一定生物活性，且无菌、无病毒。同种异体骨移植后的愈合过程主要为：植骨再血管化、新骨形成、宿主骨受植床与移植物连接而出现骨渗入。天然的组织结合和良好的骨诱导、骨传导性使这种方法能较好的替代自体骨移植。

同种异体骨移植避免了自体骨移植的不足，易获取，缩短了手术时间，减少了术后并发症。同时通过严格的检查和脱抗原处理，传染疾病的风险已降至极低水平[20]。但同种异体骨存在免疫抗原性、免疫排斥反应、骨诱导能力低、吸收快等弊端，实际操作中不能诱导形成足够骨量，与自体骨相比仍存在骨形成缓慢、骨修复能力弱等缺点。

2.3 异种骨移植

异种骨移植包括牛骨、猪骨等。异种骨移植来源丰富、取材方便。牛骨是目前研究和应用最广泛的异种骨材料，Bio-Oss是临床上广泛应用的牛无基骨基质，具有与天然骨无机质相似的化学组成和结构，在骨再生的早期阶段可促进成骨细胞的活性[21]，有利于成骨细胞迁移和血管长入。但在降低异种骨免疫排斥的同时，也破坏了其成骨活性物质。

2.4 硫酸钙人工骨

硫酸钙属于无机陶瓷类材料，有良好的生物相容性、生物降解性、足够的抗压强度和硬度，无毒性，具有良好的骨引导、骨诱导作用及止血作用。硫酸钙在体内被破骨细胞吸收形成生物降解，通过释放Ca2+促进新骨形成。文献报道，在兔股骨端建立一个包容性的骨缺损模型，13周后通过压凹力学实验分析发现，缺损区的弹性模量和抗压缩强度达到了正常松质骨水平，表明硫酸钙有早期力学支撑作用。移植初期，种植体表现出良好的初期稳定性，骨改建开始后，骨的早期吸收会导致初期稳定性的下降[22]。

2.5 组织工程骨

2.5.1 种子细胞

理想的种子细胞应取材容易，对机体损伤小，体外培养中有较强的传代繁殖能力，且成骨细胞表型不易丢失；植入机体后能适应受区生理、病理、应力等环境，并保持成骨活性。早期成骨细胞多从骨膜中获取，但骨膜来源的成骨细胞体外培养易造成表型丧失，无法大量扩增，且较大面积的骨膜才能达到体内构建骨组织的细胞数，导致机体新的创伤，因此在应用上受到很大限制。而干细胞的深入研究，为解决组织工程骨种子细胞的来源问题开辟了新的途径。

2.5.2 支架材料

支架材料是种子细胞生长、繁殖所需要的立体网状环境，能引导细胞增殖分化和骨生成。支架材料要有良好的生物相容性、生物降解性及降解可调性；有良好的骨诱导性和骨传导性以利于细胞的黏附与增殖；易于塑形，易于消毒和保存。

目前用于骨组织工程的支架材料大致有天然和人工合成两大类。天然的包括胶原、明胶、纤维蛋白凝块、壳聚糖及其衍生物、海珊瑚、异种骨或异体骨等，人工合成的有生物陶瓷类如羟基磷灰石（HA）、β—磷酸三钙（β-TCP），高分子聚合物如聚乳酸（PLA）、聚羟基乙酸（PGA）及其共聚物（PLGA）等。两类材料均具有良好的生物相容性和生物可降解性，可在体内代谢，最终被完全吸收。β-TCP和HA是骨组织工程两种主要的生物活性陶瓷材料，在组成结构上与天然骨类似，有良好的生物相容性、骨传导性和与骨结合的能力，且无毒副作用，被广泛用作硬组织修复材料和骨充填材料。

由于各种单一的支架材料存在明显的缺点，制备组织工程支架时常应用复合材料的方法，将两种或两种以上具有互补特性的生物材料，按一定方法和比例组合，构造出新型复合材料。聚乳酸—聚羟基乙酸共聚体（PLGA）为人工复合材料之一，具有良好的生物相容性及生物可降解性。虽然支架材料的种类繁多，但迄今尚无完全符合理想要求的材料，大多数的支架材料都处于体外实验和动物实验阶段。

2.6 生长因子

生长因子是一类存在于体内的生物活性因子，是能够刺激和诱导细胞增殖，维持细胞存活等生物效应的蛋白类物质。骨组织的形成和再生受细胞控制，而细胞的活性受生长因子调节。常见的骨生长因子有：骨形成蛋白（Bone morphogenetic proteins，BMPs）、富血小板血浆（Platelet-rich plasma，PRP）等。PRP能够促进BMSC增殖和向成骨细胞分化，其富含的生长因子满足组织工程生长因子的要求。BMSC/PRP复合凝胶可促进种植体周围骨缺损区新骨形成。自体BMSC/ PRP复合凝胶构建可注射组织工程骨，用来修复种植体周围骨缺损，克服了异体移植带来的免疫原性和疾病传播的缺点，组织再生能力强，为临床应用提供了实验依据，利用可注射组织工程骨可很好地修复种植体周围的骨缺损。

何家才等[23]在骨缺损内植入BMSC/PRP复合凝胶，通过大体标本观察、X线检查、骨密度测量、环境扫描电镜观测和组织学检查等方法进行观察，结果显示材料完全吸收，缺损区内新骨骨密度均高于对照组，且新生骨与种植体结合良好。

2.7 引导骨再生的生物膜

骨再生膜引导技术（Guided bone regeneration，GBR）采用生物材料制成的生物膜，在牙龈软组织与骨缺损间人为地竖起一道生物屏障，阻止软组织中成纤维细胞及上皮细胞长入骨缺损区，确保成骨过程在无成纤维细胞干扰的前提下逐渐完成，最后实现缺损区完全的骨修复。

引导骨再生的生物膜分为可吸收性可降解膜和不可吸收非降解膜。可吸收性可降解膜主要有胶原膜、人工合成高分子聚合物多聚乳酸、同种及异种生物膜等，不需取出，避免了二次手术，但机械强度及固定性较差，并应注意膜降解时间与组织愈合时间的平衡；另外，膜的分解产物可沉积于身体的其他部分，相关不良作用目前还不能确定[24]。不可吸收非降解膜主要为聚四氟乙烯膜，稳定及生物相容性好，有较强的机械性能及较强的再生空间保护能力，疗效可靠，但组织亲和性差，需再次手术取出且价格昂贵，不易被患者接受[25]。

3 拔牙位点保存

拔牙位点保存是指拔牙后牙槽窝及牙槽嵴的软硬组织保存[26]。目前认为，能够达到减轻、延缓牙槽嵴吸收、牙龈退缩的方法均可以视为拔牙位点保存的方法，包括微创拔牙、即刻种植[27]和牙槽窝填塞等。

3.1 微创拔牙

与传统拔牙技术相比，微创拔牙的优点表现在：①采用特殊器械拔除牙齿；②对牙龈及拔牙创损伤小、术野小、术中震动轻；③术后出血、疼痛、感染、颞颌关节损伤等拔牙并发症少；④无需敲击和凿骨，能够做到精确控制；⑤减轻患者的畏惧感和头疼痛感；⑥尤其适用于各种复杂牙的拔除及患有心脑血管疾病的中老年患者。通过微创拔牙的专用器械，可以最大限度地保存牙槽骨壁及牙槽间隔的完整性。Misch等[28]推荐新式牙钳Physics Forceps：应用生物力学原理，利用第一杠杆扩展分散力量，减少了骨壁的吸收及由于牙槽窝扩大造成的颊侧骨板创伤。

临床操作中，应将拔牙损伤对牙槽骨吸收的影响减小到最低限度。尽量避免翻瓣，翻全厚瓣会影响血液供应，破坏拔牙位点的软组织结构层次，影响未来拔牙位点保存，导致软组织萎缩甚至引起骨吸收[29-31]。拔牙后需要对拔牙窝的出血情况进行仔细检查，要求拔牙窝内有充足的血凝块充盈，将足够的成骨细胞引入拔牙窝内利于骨再生[29]。

拔牙窝骨壁的完整性对拔牙窝再生潜能具有至关重要的作用。因此，微创拔牙作为拔牙位点保存不可或缺的步骤，有利于保存牙槽骨，降低种植风险[29]。在微创拔牙前应明确患牙的牙根形态、患牙与周围结构的解剖关系，并进行全面的临床和放射学检查。

3.2 即刻种植

拔牙后即刻种植是牙槽嵴保存的重要方法之一，其优点表现在：①最大限度保存牙槽嵴；②最大程度利用骨-种植体表面积；③有效保存牙槽骨的高度、宽度；④有利于将种植体植入理想的位置，更符合生物力学要求；⑤缩短了治疗时间。

即刻种植对于拔牙创的要求较高，在拔牙过程中，应尽量避免损伤骨组织及周围软组织，牙龈无撕裂并要求有足够的软组织关闭拔牙创。即刻种植体颈部骨组织新骨形成与骨吸收同时存在，可选择长度较原来牙根长1～3 mm的种植体来改善冠根比例及增加种植体的初期稳定性。当种植体与唇侧骨壁之间缺隙较大时，可采用GBR等技术。Sans等[32]对患者上颌前牙及前磨牙区域的拔牙创随机植入圆柱形或圆锥形种植体，16周后两组患者颊侧牙槽嵴高度相当，但圆柱形种植体与周围骨的间隙较圆锥形种植体大，圆锥形种植体的位点保存优于圆柱形种植体，这为临床中较多使用圆锥形种植体提供了依据。

但仍有一些研究结论存在差异，可能与实验所选的牙位不同有关。Favero等[33]拔除犬的磨牙，即刻沿拔牙创舌侧植入种植体，颊侧遗留2.5～2.7 mm骨缺损区，实验侧骨缺损区植入去蛋白牛骨颗粒及胶原膜，对照侧不作处理。3个月后两组舌侧骨板吸收程度相同，实验侧颊侧骨板吸收明显高于对照组，认为去蛋白牛骨颗粒在大于2.5 mm的骨缺损区不能有效维持颊侧骨板高度。马国武等[34]拔除犬的前磨牙，实验组植入种植体和Bio-Oss骨粉，对照组自然愈合。5个月后实验组有效防止牙槽骨吸收，拔牙后短期内维持牙槽嵴骨量和骨质的效果优于对照组。上述两实验的差异，可能是磨牙区遗留的骨缺损大于前磨牙区，当缺损大于一定程度后，去蛋白牛骨颗粒就不能有效地维持牙槽骨量。

张大风等[35]采用曲面体层X线片观测即刻种植12个月的牙槽嵴高度变化趋势。结果显示，即刻种植可有效延缓拔牙区牙槽嵴吸收，保持牙槽嵴原有形态。王莺等[36]在前牙区即刻种植和延期种植时使用引导骨再生技术，术后6个月采用三维锥形束CT比较两者的软硬组织保存效果，二者均可达到良好美学效果，延迟种植比即刻种植所需的治疗时间更长。

3.3 拔牙窝填塞

拔除牙齿后，牙槽嵴发生萎缩的主要原因为：牙根周围的牙槽骨为束骨，当牙缺失后由于缺少咀嚼力的功能性刺激，束骨逐渐发生萎缩，导致牙槽嵴水平宽度和垂直高度的降低[37]。Schropp等[38]发现拔牙1年后，牙槽嵴宽度水平可降低到5～7 mm，大约为牙槽嵴最初宽度的50%。

目前，拔牙后可通过在拔牙窝内植入具有骨引导作用的生物材料和生长因子等复合物，以防止或减缓牙槽嵴水平宽度和垂直高度的降低。Cardaropoli等[39]认为，拔牙后在牙槽窝内填塞骨充填物能够有效防止牙槽嵴吸收，牙槽嵴形态可至少保存最初牙槽嵴的85%，从而可使种植体植入到理想位置。

为成功实施牙齿种植，对于充足种植区骨量的各种方法均有利有弊。随着生物材料性能的完善及在口腔种植领域的不断发展，上述技术应用于口腔种植领域都有着巨大潜力及广阔前景。但要达到理想的充足骨量，在满足种植功能、美学的同时，减轻患者所受创伤、缩短治疗时间、降低治疗成本，仍需要更多的深入研究。

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Research Progress on Solving Lack of Bone Mass in Dental Implant

LI Yawei,SUN Xiaomei,TENG Li,DING Bo,LU Jianjian.
Plastic Surgery Hospital,Chinese Academy of Medical Sciences&Peking Union Medical College,Beijing 100144, China.Corresponding anthor:SUN Xiaomei(E-mail:sunxiaomei4003@sina.com).

【Summary】Missing teeth usually cause alveolar bone absorption,manifest as the decrease of the alveolar height and width,hinder the operating of dental implant,and affect the denture and chewing function recovery.Reliable technologies are adopted to repair alveolar ridge,in order to make sure successful dental implant and meet the basic requirements for implant. In this paper,the researches on solving lack of bone mass in dental implant were reviewed.

Dental implant;Lack of bone mass;Distraction osteogenesis;Bone tissue engineering

R782.13

B

1673－0364（2015）01－0050－05

10.3969/j.issn.1673-0364.2015.01.016

2014年8月23日；

2014年10月19日）

100144北京市北京协和医学院，中国医学科学院整形外科医院。

孙晓梅（E-mail：sunxiaomei4003@sina.com）。