高放射剂量照射后牵张下颌骨成骨的动物实验研究

柳玉晓，刘桂才，刘彦普，朱国雄

牵张成骨技术（DO）被研究证明是修复放射照射后颌骨缺损的有效方法。放射剂量是影响DO的关键因素之一［1，2］，该课题组先前的实验证明，低、中剂量（50 Gy，60 Gy）的照射后DO可以获得肯定的效果［3，4］。 70 Gy通常被认为是颌面部肿瘤放疗的高剂量，该实验的目的是探讨高剂量放射照射后犬下颌骨DO的可行性，为临床应用提供参考。

1　材料与方法

1.1实验动物的获取和预处理取自原济南军区总医院实验动物中心健康成年中国杂种犬10只，雌雄不拘。动物实验经原济南军区总医院医学伦理委员会批准。动物注射相关疫苗，笼养1 W，减低环境影响。以长春兽医大学生产的速眠新Ⅱ麻醉制剂全麻下磨短上下尖牙及第四臼齿以后磨牙，对露髓者拔髓处理。10只动物随机分为实验组（8只）和对照组（2 只）。

1.2放射设备的选择及照射使用60Co治疗机（山东新华，型号：XHA900），照射野选择动物左侧下颌骨自第二臼齿至下颌角，范围约3 cm×4 cm。采用外照射，实验组剂量6.8 Gy，4次，2 W（相当于 70 Gy/35次/7 W），照射时间553 s，照射深度1 cm。照射完成后，饲杂食。对照组动物不接受照射。

1.3手术动物照射完成后6个月，所有动物以速眠新Ⅱ肌肉注射麻醉，剂量0.1 ml/kg，动物取右侧卧位，术区备皮，消毒铺巾，显露放射区下颌骨。自下颌骨边缘处切开皮肤及皮下组织，深度直达下颌骨骨膜，分离骨膜，自第五与第六臼齿之间生理盐水冲洗下以低速手机球钻磨开下颌骨1 mm骨缝，近牙槽嵴顶处预留2 mm，防止损伤黏膜与口腔相通。用骨凿轻轻凿击，震开残留皮质骨。于颊侧安装牵张器（QKQ15-1，西安中邦公司，图 1），用 5 mm的钛钉固定牵张器，牵引方向为下颌骨长轴方向。旋转杆在切口前端前下方穿出皮肤，缝合组织切口。术后给予曲马多抑制术后疼痛，青霉素肌肉注射抗感染。术后延迟7 d，开始牵引，0.5 mm×2次/d，连续10 d。然后固定8 W。每天以洗必泰棉球擦洗消毒刀口及周围区域。

图 1　牵张器植入下颌骨

1.4大体观察及X线检查牵张结束及固定完成后观察动物是否咬合偏斜，拍X线片确定是否牵引延长成功。

1.5取材方法实验组和对照组均于牵张完成固定8 W后处死动物。如下处理：麻醉状态下，从牵张侧颈总动脉插管，注射肝素1000 U，2 min后，保持插管通畅，结扎切断颈部各动静脉，自插管滴注生理盐水500 ml，4%多聚甲醛500 ml，切取含神经下颌骨，放入中性4%多聚甲醛中固定48 h，固定完成后放入硝酸中脱钙2 W，用0.1%中性PBS缓冲液洗涤，逐级脱水、石蜡包埋，切片4μm，做HE染色，光镜下观察。

2　结果

2.1总体情况10只狗均按设计完成手术，手术顺利，牵张器被正确安置。动物下颌骨被逐渐延长，下颌逐渐偏斜。实验组动物3只切口愈合，5只切口愈合差，周围红肿。固定期第六周，2只动物牵张器松动，退出实验。实验组共6只动物完成了实验设计。对照组2只动物切口一期愈合，所有动物均完成了实验。

2.2大体标本及X线观察6只实验动物牵张侧下颌骨被延长，X线检查可见牵张间隙呈低密度影（图2），下颌骨大体标本检查可见下颌骨两段间形成约8～10 mm间隙，未见明显骨桥连接形成，间隙周围可见肉芽组织和死骨形成。

图 2　下颌骨X片显示牵张间隙低密度影

对照组牵张侧下颌骨均被延长，X线检查可见牵张间隙内密度相对增高，有新骨形成，大体检查可见牵张区有不同程度钙化的新骨，实验组和对照组差异明显。

2.3组织学检查实验组可见明显骨退化，未见新骨形成，部分区域骨结构被破坏（图3）。对照组新生骨小梁成编织状，成骨细胞明显减少，间质中纤维母细胞数量亦减少，少量细长梭形纤维细胞散布于骨基质，间质小血管减少，纤维成分增加（图4）。实验组因为牵张间隙内仅见软组织形成，标本取自骨断端边缘。对照组标本取自牵张间隙。

图 3　实验组骨严重退行性变（HE，×40）

图 4　对照组新骨形成（HE，×40）

实验组显示牵张区域严重的下牙槽神经退行性变，新生不良。神经组织可见空泡性变和轴突脱髓鞘变（图5）。对照组修复性变化最明显，神经纤维排列整齐紧密，神经髓鞘完整，并可见朗飞结产生（图6）。神经组织均取自牵张间隙。

图 5　实验组神经组织严重退行性变（HE，×100）

图 6　对照组神经组织新生（HE，×100）

3　讨论

自McCarthy1992［5］年将它应用于口腔颌面临床以后，牵张成骨技术逐渐被用来治疗先天性和获得性颅颌面骨缺损。临床上很多肿瘤的治疗往往是手术合并放疗，经常引起颌骨缺损。近来，DO被认为在修复放疗后伴骨缺损方面很有潜力，但是它还有很多问题需要研究。放射剂量也是影响DO成功率的一个重要方面。该课题组前期研究发现低、中剂量（50，60 Gy）的放射照射后能够成功完成 DO，但是高剂量照射能不能DO尚待明确。笔者选择70 Gy作为实验剂量，是因为它通常被认为是治疗颌面部肿瘤的高剂量。根据等效剂量的概念，笔者得出27.2 Gy/4次·2 W等效于70 Gy/35次·7 W。

中国杂种犬相对温顺，耐受性好，其下颌骨形态和解剖结构与人类下颌骨相似，所以该实验选用中国杂种犬作为实验对象以模拟人类下颌骨。

从大体标本看，实验组牵张间隙没有发现新骨形成，而是充满了肉芽组织。组织学检查显示牵张间隙边缘骨退行性变严重，甚至出现死骨，牵张间隙神经亦呈现严重退行性变。放射线检查也显示低密度透射影像，提示少量或者没有新骨形成。与对照组相比，上述结果提示是由于高剂量放射照射引起的严重后果。实验组未能通过牵张成骨获取新骨和新的神经组织，显示高剂量照射后下颌骨DO风险很大。

通常情况下，颌面部组织对放射照射的忍受剂量是 50～70 Gy［6］，颌面部恶性肿瘤的放疗剂量通常掌握在 40～70 Gy［7，8］，因而肿瘤造成的骨缺损其相关放射照射剂量也是40～70 Gy，能否在这个剂量范围内通过DO修复骨缺损是该课题组要研究的问题。一般认为，50 Gy放射剂量是造成骨损害的转折点。因此，课题组选择 50 Gy，60 Gy，70 Gy（低，中，高）三个剂量照射动物下颌骨来探讨可行DO的剂量范围。前期的实验已经证明50 Gy和60 Gy放射剂量下可以取得肯定的效果。该实验探讨了70 Gy放射剂量下DO的可行性，没有发现新骨和神经的新生，可能提示70 Gy的高放射剂量造成了严重的骨和神经损伤。可以认为高剂量放射照射对下颌骨和下牙槽神经损害严重，牵张成骨需谨慎。