口腔种植骨增量手术中常用植骨材料的研究进展

李敏，李大鲁

1 大连医科大学口腔医学院，辽宁大连116000；2 济南市口腔医院

种植体周围骨量充足是种植体植入后能获得长期稳定性的关键。但是，由于炎症、外伤、肿瘤、拔牙后牙槽骨吸收及长期缺牙等导致的牙槽骨萎缩常造成种植区牙槽骨量不足，此种情况下需采用如ONLAY 植骨术、牙槽嵴劈开术、牵张成骨术、GBR 等手术方法配合植骨材料进行骨增量，以恢复种植区骨量，使种植体能够植入理想的种植位点。植骨材料在成骨方面的特性包括骨传导性、骨诱导性和骨再生性，理想的植骨材料应同时具备以上三种特性。目前，临床常用的植骨材料主要为自体骨移植材料、天然牙来源植骨材料、同种异体骨移植材料、异种骨移植材料及人工合成植骨材料等。现就其研究进展综述如下。

1 自体植骨材料

自体骨具有良好的骨传导性、骨诱导性和骨再生性，是植骨材料的金标准，其移植后易存活、无免疫排斥反应，能够缩短成骨周期。自体骨常以块状或颗粒状的形式应用于临床。块状自体骨的机械性能和成骨潜能较好，能用于重建中重度的骨缺损。与块状骨相比，颗粒状骨屑能更快释放骨源性生长因子，在重建中小型骨缺损时效果较好，但其获取量较为有限，且易受外力影响，吸收速度较快。自体骨取骨部位的选择主要受植骨部位所需骨量和供骨区生物学性质的影响，目前常在患者头面部、四肢或口内取骨。

口外如颅骨、胫骨、髂骨等取骨部位的供骨量充足，能用于较大范围骨缺损的重建。但口外取骨需要在全身麻醉下进行，手术时间长、费用高、难度大，而且增加了术中和术后并发症的发生风险［1］。如颅骨取骨后有发生硬脑膜撕裂、外形畸形、遗留瘢痕、脱发等风险，其中脱发最常见；髂前上棘取骨可能会导致感觉神经受损和步态不稳，移植骨块较大时还可能因缺血导致骨块坏死和吸收；与髂骨松质骨移植相比，胫骨的脂肪成分更高，术后可能发生长期疼痛、步态障碍、创口感染、血肿和骨折等并发症。

口内取骨在局部麻醉下即可进行，手术时间较短，术后并发症较少，面部不遗留瘢，患者更易接受。在供骨量能满足修复要求的情况下，优选口内取骨。口内常在下颌骨颏部、上颌结节区、下颌升支及磨牙后区等部位取骨。下颌骨以皮质骨为主，骨密度较高，移植后吸收较慢，愈合期短［2］。但下颌骨来源的自体骨块的血运重建和再生能力差，移植后的骨结合可能存在风险。颏部位于下颌骨前部，手术视野较好，骨量充足，能够制取带有少量松质骨的矩形骨块。其取骨后最常见的并发症是颏部皮肤感觉异常，也有可能发生下唇麻木、下前牙牙髓损伤及取骨区凹陷而影响颏部外观等情况。为了有效避免上述风险，术前必须进行详细的检查与评估，术中严格控制取骨范围。与下颌骨相比，上颌结节区主要为松质骨，可以制取骨屑或松质骨块，手术过程中感觉神经受损的可能性较小，术后肿胀较下颌骨取骨轻，但较下颌骨骨块抵抗吸收的能力差。

2 天然牙来源植骨材料

天然牙牙本质的组织结构与骨组织相似，有机成分以Ⅰ型胶原蛋白为主，无机成分以羟基磷灰石（HA）为主，还含有非胶原蛋白和多种生物因子。Ⅰ型胶原蛋白可以负载多种生长因子，促进骨形成和矿化。而牙本质基质植入骨缺损区后，还可以作为储存库，缓慢释放BMP 等非胶原蛋白，调控骨吸收和骨再生，增加和诱导成骨。因此，与单独含有胶原或HA 的支架材料相比，牙本质具有更好的骨传导性和骨诱导性，更适合用于骨组织工程。目前，牙本质的使用形式主要包括脱蛋白牙本质和脱矿牙本质。脱蛋白处理可以使牙本质的孔隙率较原来增加约20%，有效发挥HA 等磷酸钙的支架作用，促进骨再生［3］。经脱矿处理的牙本质基质兼有胶原蛋白和HA，而且牙本质小管增宽，有利于各种生长因子的释放。脱矿牙本质更易降解，上述处理方法均会使牙本质基质的机械性能有所下降。

近年来，已有商品化牙本质材料被应用于上颌窦提升术、GBR、牙槽嵴位点保存手术等临床骨增量手术中。JUN 等［4］发现其在上颌窦底提升术中的成骨率、新骨密度及残余植骨材料量与Bio-Oss骨粉相似，但骨样厚度更高。JOSHI［5］将AutoBT 应用于牙槽嵴位点保存术，发现所有种植体都具有较好的初期稳定性，而且自体牙本质移植后的骨吸收率低于人工骨。

3 同种异体植骨材料

同种异体骨来自于同一种群中其他个体的健康骨组织，骨源丰富，通常储存在骨库中，以新鲜冷冻骨（FFB）、脱矿骨基质（DBM）、冻干骨（FDBA）或脱矿冻干骨（DFDBA）等形式进行使用。同种异体骨经脱矿或冻干处理后，保留了天然骨组织的三维结构及BMP，具有良好的细胞相容性、骨传导和骨诱导作用，但由于缺乏活细胞而缺乏成骨特性。若将同种异体骨与自体骨髓连用，能提高其成骨能力。FFB 虽较其他类型的异体骨具有更高的机械稳定性，但仍存在传播疾病和免疫排斥的风险，目前已不应用于临床。

3.1 DBM DBM 是使用化学方法对异体骨进行脱钙、去脂等处理后得到的植骨材料，原始骨小梁结构保持不变，孔隙增多，类似松质骨［6］。KIM 等［7］研究发现DBM 和自体骨的成骨过程相近。在上颌窦底提升术中，与其他仅具有骨传性的异种骨移植材料相比，DBM 具有更好的成骨能力。DBM 还可以快速重建血管，并能够作为自体骨髓的载体。将DBM 与自体骨髓联合使用的成骨能力及成骨质量优于单纯使用DBM。DBM 经处理后骨表面的抗原结构被破坏，不会引起局部异物反应，但它不提供结构稳定性，因此仅在结构稳定的环境中应用。

3.2 FDBA FDBA 经深低温冷冻机冷冻干燥处理后，保留了BMP、胶原和原有的三维结构而降低了其抗原性，有利于细胞黏附、增殖和成骨分化。但经深低温冷冻机冷冻干燥处理后，其力学性能也会有所下降，可将其与屏障膜联合使用。FEUILLE 等［8］用矿化FDBA 结合钛增强聚四氟乙烯屏障膜治疗局部牙槽嵴缺损，结果显示平均牙槽嵴宽度增加约3.2 mm，新骨形成率平均为47.6%。

3.3 DFDBA DFDBA 经冷冻干燥脱矿处理后，骨基质中的BMP 暴露，使其具有良好的骨传导和骨诱导作用。在牙周植骨手术的临床应用中，DFDBA 已经被证实是一种安全、有效的植骨材料。牙周翻瓣术后，在骨下袋部位植入DFDBA能够获得更多的附着增加和骨缺损的充填。DFDBA 可以与患者的自体骨髓联合使用，以促进新骨形成。同时，将DFDBA 与富血小板血浆联合应用也可以改善其成骨效果［9］。但是DFBDA 植入上颌窦内后极易吸收，种植体负载后上颌窦再气化可能性增加，故有学者认为DFDBA并不适合用于上颌窦底提升术。

临床上可以将自体骨与异体骨联合使用，混合后的骨移植材料可以结合两者优势，提高成骨效率，缩短成骨时间，降低骨吸收量，并减少所需的自体骨量。也可以将新鲜的自体骨碎屑及血液与异体骨移植材料按1∶1 混合使用，或将异体骨与自体骨髓联合使用。

4 异种植骨材料

异种骨移植材料是来自不同物种的植骨材料，主要来自动物（如牛、猪等）的骨基质、钙化的珊瑚基质等，来源广泛、价格低廉。目前临床常用的异种骨移植材料为脱蛋白小牛骨（DBBM）。DBBM 是一种骨传导性植骨材料，植入后能够抵抗骨吸收，是良好的支架材料。Bio-Oss 骨粉是最具有代表性的DBBM 商业产品。Bio-Oss 骨粉的三维结构与人松质骨相似，具有良好的机械性能、骨传导性和生物相容性，能提供稳定的成骨环境。将其植入骨缺损区后能在植骨材料周围直接引导成骨，形成骨粉颗粒与新生骨相融合的新生骨结构［10］，应用Bio-Oss骨粉进行拔牙后的位点保存能够获得较好的效果。JENSEN 等［11］分别将Bio-Oss 及其与自体骨联合使用进行上颌窦底提升，发现植骨材料植入骨缺损区后的稳定性与Bio-Oss 的比例成正比。由于颗粒状骨粉易受外力影响发生变形、移位，不易维持植骨后的形态，因此临床上可将其与能维持空间的屏障膜联合使用。Bio-Oss 与生物膜联合使用可以明显抑制牙槽骨水平向和垂直向的骨吸收，促进新骨形成。

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钙（CP），是人工合成的支架材料，易生产和保存，无免疫原性，具有良好的生物相容性和骨传导性，但无成骨或成骨诱导性。目前常用的生物陶瓷类材料包括磷酸三钙（TCP）、羟基磷灰石（HA）及双相磷酸钙（BCP）。TCP陶瓷材料的CaO∶P2O5配比为3∶1，具有最好的生物相容性、良好的骨传导性和孔隙率，能够促进再生组织血管化，其在体内的降解速度较HA快。β-磷酸三钙（β-TCP）是目前较为常用的TCP 陶瓷材料，已经被证实可以用于修复骨缺损和进行上颌窦底提升。有学者发现在上颌窦底提升中应用β-TCP 具有与自体骨相似的成骨效果，是较为理想的上颌窦植骨材料［12］。HA 是一种高度硬化的羟基化磷酸钙盐，HA 陶瓷的性质与天然HA 几乎相同，能在生物体内释放钙和磷离子，是良好的支架材料。但是纯HA 的脆性较大，抗弯性能差，而且植入体内后降解缓慢，临床应用长期效果不理想。而超微羟基磷灰石粒子（nHA）具有较高的溶解度，人成骨细胞在nHA 表面的生长速率高于其他材料，且无细胞毒性，具有较大的应用潜力。BCP 是由HA 和β-TCP 组成的生物陶瓷类，具有良好生物相容性和骨传导作用；其中，HA 与β-TCP 的比例为3∶7 的BCP 具有最佳的骨传导性。OHE 等［13］通过临床实验证实BCP 具有较高的体积稳定性，可用于上颌窦提升。但BCP 的成骨性能不如自体骨，可单独使用或与生长因子联合使用。

5.2 其他 除生物陶瓷外，还有磷酸钙骨水泥（CPC）和生物活性玻璃（BAG）等材料也可以用于骨增量。CPC由1个或2个粉末组分和水溶液组成，结合后可以直接应用或通过注射器使用，通过CP连接的沉淀在原位直接硬化。CPC的力学性能和分解行为取决于其原材料的组成及其加工，能通过良好的血管支持促进骨整合和吸收［14］。但是，CPC 的孔隙率低，植入后降解慢，承载能力较低，因此不适用于高压负荷区域，仅适用于充填骨缺损。BAG 是以酸性氧化物（如五氧化二磷）、二氧化硅（也包括氧化铝）和碱（如氧化钙、氧化镁和氧化锌）为基础的生物活性材料，具有骨诱导性。当BAG 暴露于组织液中时，表面会形成含硅凝胶层，顶部形成磷酸钙层，可以促进成骨细胞吸附和聚集，形成细胞外基质矿化。有学者认为纳米级BAG 具有与HA 相似的特性，但其表面积更大，还能够增强成骨细胞黏附、增殖和分化，促进牙周组织再生和骨组织矿化。但目前CPC和BAG在临床中的应用不如生物陶瓷广泛。

6 辅助成骨生长因子

目前临床已知的生长因子与骨再生关系密切的包括如骨形成蛋白（BMP）、富血小板血浆（PRP）、血小板源性生长因子（PDGF）、富血小板纤维蛋白（PRF）、浓缩生长因子（CGF）等。这些与骨生成和重建相关的生长因子可以促进间充质干细胞向成骨细胞分化，并可以诱导胶原合成以调节骨基质矿化。

6.1 BMP BMP 属于非胶原蛋白，在骨矿化过程中起重要的调节作用，其中最常用的是骨形成蛋白-2（BMP-2）。BMP-2 能够诱导多功能干细胞向成骨细胞分化，也可以促进内源性骨细胞向缺陷部位聚集，具有较强的体内外骨诱导活性［15］。有学者发现复合BMP-2 的植骨材料能有效增加种植体骨结合的面积和骨密度，但新骨形成速率慢于自体髂骨［16］。由于蛋白类复合材料的半衰期短，难以维持较高浓度，常需要大剂量多次使用，所需费用较高，而且分布常不均匀。手术过程中局部应用超过生理剂量的BMP-2 还可能会导致软组织广泛性血肿、过度炎症反应等严重并发症［16］。因此BMP 在修复大范围骨缺损中的安全应用尚需要进一步的研究，而且目前由于伦理问题BMP尚未应用于临床。

6.2 血小板来源生长因子 PRP、PDGF、PRF 及CGF 等均为血浆制剂，通过离心自体全血并浓缩血小板制成，均具有良好的生物形容性。PRP 能够提供再生刺激，增强愈合及促进低愈合潜能组织的修复。拔牙后在拔牙位点应用PRP 可以促进牙槽窝骨再生，在下颌骨连续性骨缺损的重建中添加使用PRP 能够增加骨形成。但相较于在成骨方面的应用，PRP在促进肌腱、韧带和软骨的愈合上的效果更好。PRP 制剂通常在给药前被激活，以释放高浓度的生长因子，活化的PRP 在10 min 内可释放高达71%的生长因子，但是对于快速、大剂量输送生长因子结果是否理想尚存在不确定性。而且研究表明无论PRP 活化与否，都具有相似的骨再生效果。鉴于数据有限，所以关于活化是否有益尚无一致的意见，但活化会改变PRP 的性质，在比较临床研究结果时须加以考虑。

PDGF 是主要由血小板产生，其中常用的是重组人血小板衍生生长因子-BB（rhPDCF-BB）。rhPDCF-BB 可以促进血管生成，加速牙周组织再生和附着，利于术后创口愈合。研究发现植骨材料配合使用rhPDGF-BB 能达到平稳的骨愈合。但是rhPDGFBB 在骨增量手术中的最适剂量、最佳支架材料及其在骨内的作用机制尚不十分明确，需要进一步研究。

PRF简化了PRP等富血小板生物材料的制备过程，具有良好的生物学特性，与植骨材料联合使用能较好的促进成骨。将Bio-Oss 联合使用PRF 进行上颌窦提升可以缩短愈合时间，且成骨效果优于单纯使用Bio-Oss 骨粉。同时，AGARWAL 等［17］将PRF 单独及其与DFDBA 联合应用于治疗慢性牙周炎所致的骨缺损，结果表明PRF与DFDBA联合应用对于骨缺损的治疗具有明显优势。但在β-TCP 中添加PRF不但不会促进新骨形成，还可能加重炎症反应。

CGF较PRF含有更高浓度的生长因子。MASUKI等通过研究发现，高级富血小板纤维蛋白与CGF 提取物均含有较高水平的血小板和血小板衍生生长因子，体外研究均能显著促进人骨膜细胞增殖，应用于骨缺损区后可以作为储存库释放生长因子。LEI等［18］发现CGF 应用于骨缺损区后14 d 内可以稳定持续释放生长因子，改善骨缺损重建中的组织再生的效果。有学者采用CGF 联合Bio-Oss 重建颌骨缺损，术后6 个月发现实验组骨缺损区的骨密度高于单独使用Bio-Oss组。在即刻种植中，使用CGF联合Bio-Oss 进行GBR，可以有效提高临床治疗效果，抑制炎症反应，促进骨再生。但目前CGF 与其他材料联合使用的远期效果尚不明确。

7 总结与展望

目前，临床上可以通过多种手术方法配合使用植骨材料进行骨缺损重建。理想的骨移植替代物应具有良好的生物相容性、生物可吸收性、骨传导性、骨诱导性、结构与骨相似、使用方便、成本低廉等优点。考虑到不同来源的植骨材料特性不同，临床可以将不同种类的植骨材料混合使用以提高植骨材料的成骨性能和稳定性。经临床应用发现，将自体骨骨屑与Bio-Oss 骨粉1∶1 混合或将自体骨屑、颗粒状同种异体骨、Bio-Oss 骨粉1∶1∶1 混合使用能获得较好的成骨效果。除植骨材料外，现今也有多种生长因子应用于临床，虽然可以辅助成骨，但其仍具有潜在的导致疾病传播、免疫问题和不受控制的骨形成等风险。相信随着口腔种植技术和骨组织工程学的发展，未来会出现具有更好成骨性能的植骨材料及更好的使用方案，使口腔种植手术的成功率及远期效果更为理想。