经嵴顶上颌窦底提升术后不植骨同期种植的影像研究

李 蓬，朴牧子，胡洪成，王 勇，赵一姣，申晓婧

(1.北京大学口腔医学院·口腔医院,第二门诊部 国家口腔疾病临床医学研究中心 口腔数字化医疗技术和材料国家工程实验室 口腔数字医学北京市重点实验室，北京 100101; 2.北京大学口腔医学院·口腔医院口腔医学数字化研究中心， 北京 100081)

上颌后牙区牙列缺损患者在进行种植修复治疗时常需要进行上颌窦底提升手术[1], 在保证种植体具有初期稳定性的前提下,窦底提升术同期植入种植体可获得预期的临床效果[2]。已有研究证实[3-4]，在上颌窦底提升术同期植入种植体时,不植入任何植骨材料，无论是经牙槽嵴顶上颌窦底提升术(osteotome sinus floor elevation, OSFE)或经侧壁开窗窦底提升术,均可获得相同满意的种植成功率，但是在OSFE不植骨同期种植的有关研究中,关于上颌窦内骨增量的体积变化及其影响因素鲜见报道。本研究旨在针对上颌后牙区牙列缺损患者行OSFE在不植入任何材料的情况下同期种植, 应用锥形束计算机断层(cone beam computed tomography，CBCT)及三维测量种植体植入前后窦内骨高度及骨体积的变化，并分析影响窦内骨增量的相关因素,期望为OSFE不植骨同期种植研究提供新的视角。

1 资料与方法

1.1 研究对象

选择2014年1月至2019年12月在北京大学口腔医院第二门诊部就诊的38例牙列缺损患者进行回顾性分析,43个上颌窦44枚种植体被纳入研究。所有病例术前CBCT显示上颌后牙区骨高度为2～7 mm，进行OSFE同期植入种植体。入选标准: (1)患者无系统性疾病；(2)年龄18～80岁；(3)拔牙后愈合时间大于3个月；(4)控制口内余留牙牙周炎。排除标准: (1)全身疾病不能耐受种植手术者；(2)服用二磷酸炎药物者；(3)未控制的糖尿病患者；(4)妊娠或哺乳期患者；(5)牙周病未控制者；(6)1年内接受头颈部放疗者；(7)上颌窦急性炎症者；(8)上颌窦底倾斜角度>45°者。

1.2 术前和术后临床检查

术前所有患者均经过牙周基础治疗，口内余留牙探诊深度均小于5 mm,全口探诊出血比例<25%。种植手术前拍摄CBCT，测量欲植入位点上颌窦底的骨宽度和高度。种植体植入后,因其他牙齿需要种植再次进行CBCT检查，以此作为种植术后CBCT影像数据。所有种植体均于种植后定期随访，本研究仅分析最近一次随访时种植体周围6个位点的菌斑指数、探诊深度及探诊出血情况,并通过根尖片测量边缘骨吸收。

1.3 种植手术流程

应用Bicon种植系统 (Bicon, Boston,USA)6 mm长种植体，手术由同一术者完成，根据术前CBCT测量结果，备洞深度达距离窦底1 mm处，逐级扩孔至与种植体直径匹配，经牙槽嵴顶使用手动扩孔钻轻敲并旋转切削窦底骨板，当窦底骨板骨折或磨到窦膜后，使用窦提升骨凿敲击窦膜提升至距离骨嵴顶8 mm，捏鼻鼓气实验检查窦膜完整，体外连接好种植体和窦提升基台。敲击窦提升基台，使种植体沿着未来修复的牙长轴方向就位，种植体靠与洞壁间摩擦力及窦提升基台与皮质骨的卡力获得良好的初期稳定性(图1A)。术后3～6个月行二期手术，取下窦提升基台，换上临时基台，1个月后软组织愈合再取模修复(图1B)。负重后每6～12个月复查维护一次。

图1 种植术后即刻X线片(A)和二期手术后X线片(B)

1.4 影像学研究

所有研究对象均采用韩国怡友计算机断层扫描仪拍摄CBCT, 90 kV、6 mA每24 s获得0.2～0.3 mm层面，将CBCT数据在Mimics 软件(Mimics 20.0, Materialise Co., Ltd., Leuven, Belgium)中进行分析。

1.4.1术后上颌窦内新增骨高度线性分析 以植入位点为中心点，沿着天然牙中央窝及牙弓线连线进行切割，获得冠状面或矢状面的二维截面图，在冠状面和矢状面分析下列数据，每个数据测量3次,取平均值。在术前CBCT冠状面测量下列指标：(1)剩余牙槽骨高度(residual bone height，RBH)：沿着准备植入种植体的长轴中心测量从牙槽嵴顶到上颌窦底距离; (2)上颌窦底颊舌宽度：以欲植入位点为中心点, 测量上窦底颊舌向宽度(width, W) (图2)。在术后CBCT中测量和计算下列指标：(1)种植体突入长度(protruded length，PL):在冠状面沿着种植体长轴中心,测量从骨嵴顶到种植体根尖区距离A， PL=A-RBH (图3)；(2)上颌窦内新增骨高度(bone height，BH): 每个种植体测量4个位点,分别为颊侧增加骨高度 (bone height of buccal, BHB)、腭侧增加骨高度(bone height of palatal, BHP)、近中增加骨高度 (bone height of mesial, BHM)和远中增加骨高度(bone height of distal, BHD), BH=H-RBH, H为嵴顶到植体最根方的骨高度，测量方法为紧贴植体边缘平行于植体长轴测量骨嵴顶到窦膜下最根方骨高度，在冠状面测量颊侧骨高度(height of buccal, HB)和腭侧骨高度(height of palatal, HP),在矢状面测量近中骨高度(height of mesial, HM) 和远中骨高度(height of distal, HD)， BHB=HB-RBH，其他位点依此计算，BHB、BHP、BHM和BHD均值为平均获得骨高度(average bone height, ABH) (图4)。

图2 术前窦底剩余骨高度和窦底宽度测量

A was the distance from the crest of bone to the apex of implant along the axis of implant.

图4 在术后CBCT冠状面测量窦内颊侧和腭侧位点骨高度(A)，在矢状面测量窦内近中和远中位点骨高度(B)

1.4.2术后上颌窦内新增骨体积分析 使用Mimics 20.0软件打开术前和术后CBCT数据，根据骨的密度和窦膜结构确定上颌窦内骨腔的体积，手动方法分层画出窦底骨壁位置，建立上颌窦腔的三维模型。术前上颌窦腔体积为V1，术后上颌窦腔体积为V2。将上颌窦术前和术后的三维模型根据前、后、内、外壁配准，经过布尔(Boolean)运算计算出术后窦底减少的体积，再将Bicon 种植体按尺寸转化成相应的STL文件，体积为V3，通过布尔运算，计算上颌窦内新增加的骨体积= V1-V2-V3, 即上颌窦内新增骨体积(endo-sinus gained bone volume，ESGBV，图5)。

1.5 统计学分析

使用SPSS19.0软件进行分析，正态分布计量资料用均数±标准差表示,非正态分布计量资料用中位数(最小值，最大值)表示，两组间比较用Mann-WhitneyU非参数检验,多组间比较用Kruskal-WallisH非参数检验,P<0.05认为差异有统计学意义。

A, registration of sinus models pre-surgery and post-surgery on coronal plane; B, registration on axial plane; C, registration on sagittal plane, red line represent inner border of sinus presurgery, green line represent inner border of sinus post-surgery; D, the difference between two models was V1-V2 calculated by Boolean calculation; E, three dimensional model of new bone generation after reducing the implant volume by Boolean calculation.

2 结果

2.1 基本资料

38例患者男性20例，女性18例，平均年龄(53.77±10.26)岁(36～72岁)。5例患者吸烟 (13.16%)，均为轻度吸烟者(<10支/天)。44枚种植体在牙位分布为上颌第二前磨牙2例，上颌第一磨牙36例，上颌第二磨牙6例，未见种植体感染。术后CBCT拍摄时间为种植体植入后9～68个月。

2.2 CBCT分析OSFE后窦内新增骨高度及体积增量

术前窦底剩余牙槽骨高度为(3.41±1.23) mm,术前窦底宽度为(10.35±2.38) mm。种植体突入上颌窦的长度为(3.41±1.28) mm。窦内新增骨高度在远中位点[(2.44±1.23) mm]显著小于近中位点[(2.88±1.20) mm]、颊侧位点[(2.83±1.22) mm]和腭侧[(2.96±1.16) mm]位点(P<0.05)， 近中、颊侧、腭侧位点窦内新增骨高度差异无统计学意义(P>0.05)。三维影像学数字化分析显示，上颌窦内新增骨体积为(122.15±73.27) mm3。

2.3 影响窦内成骨的单因素分析

专家推荐术前RBH≥5 mm、RBH 3～5 mm及RBH≤3 mm时采用不同的临床治疗方式[5]，虽然本研究均采用相同的治疗方式，但仍据此进行分层分析。单因素分析结果显示，术前RBH越大，窦内新增骨高度越小(P<0.001)，且RBH越大，窦内新增骨体积越小(P=0.012，表1)。

单因素分析显示，成骨时间(T)>24个月组窦内新增骨体积比T≤24个月组高，差异有统计学意义(P=0.034)，T>24个月组窦内新增骨高度比T≤24个月组略高，但差异无统计学意义(P>0.05)。PL越多，窦内新增骨高度越多(P<0.001)， 窦内新增骨体积也越多(P=0.008，表1)。

表1 剩余骨高度、成骨时间和种植体突入上颌窦内长度对窦内成骨的影响

2.4 影响窦内成骨的多因素分析

将窦内平均新增骨高度ABH设为因变量，将性别、年龄、吸烟、RBH、术前窦底宽度、术前膜的厚度、种植体直径、种植体长度、PL、T作为自变量，采用stepwise方法进行线性分析，最后留在方程中的变量为PL、T和RBH，调整后的R2=0.91 (表2)。将窦内新增骨体积设为因变量，将性别、年龄、吸烟、RBH、术前窦底宽度、术前窦膜的厚度、种植体直径、种植体长度、PL、T作为自变量，采用stepwise方法进行线性分析，最后留在方程中的变量为PL和T，调整后的R2=0.412(表3)。

2.5 维护期种植体周围临床指标

种植体负重后平均追踪观察时间为(42.11±13.82)个月(14～75个月)，在观察期内均成功负重, 维护期内探诊深度平均为(2.99±0.7) mm，菌斑指数平均为0.58(0～2), 探诊出血指数平均为0.67(0～2.67)， 边缘骨吸收平均为0(0～1.41) mm。

表2 影响窦内新增骨高度的多因素分析

表3 影响窦内新增骨体积的多因素分析

3 讨论

Boyne[6]1993年最早提出上颌窦底提升同期种植不植骨的理念并在动物实验中得到证实。目前已有的临床研究报道，上颌窦内无植骨材料的窦底提升术同期植入种植体，种植体成功率为96%～100%[7-9]，与窦底提升后植骨的种植体成功率95%～97%相似[10-11]。因此上颌窦底提升术同期植入种植体，但不植入任何植骨材料是一项成熟并可靠的技术。本研究观察期内种植体的成功率为100%，并且边缘骨吸收小于1 mm,与上述文献报道一致。

窦底提升术不植骨同期植入种植体的成骨原理可能是种植体支撑了Schnederian膜,膜下方的空间相对稳定,有利于血凝块转变为成熟骨组织[12]。Schnederian 膜骨膜样层中存在骨原细胞是成骨细胞的来源之一[13]，另外,上颌窦的剩余骨壁和骨间隔也是成骨细胞的另一来源[12]。Palma等[14]对灵长动物进行上颌窦底提升同期植入种植体,术后6个月的组织学切片发现种植体周围、种植体根尖区和窦膜间均有新骨形成，从而证实仅靠血凝块就能转变为成熟骨组织。

已有学者通过应用曲面断层片或根尖片研究显示,上颌窦底提升术后同期种植无移植材料可增加骨高度3.8～5.3 mm[9,15]，研究应用二维影像学技术，由于存在上颌窦影像重叠及影像变形的不足，致其结果可能会出现误差。随着CBCT的广泛应用和数字化技术的发展，使得医生对距离和成骨体积精确测量得以实现。本研究上颌窦内种植体周围平均新增骨高度为(2.78±1.13) mm。唐德争等[16]对术前RBH 2～4 mm位点行OSFE同期植入种植体不植骨，通过CBCT检测术后3年上颌窦内平均新增骨高度为(3.36 ±0.73) mm[16]，本研究结果与其结果接近，而Cricchio等[17]和Chen等[3]使用CT观察,发现通过侧壁开窗上颌窦底提升术不植骨同期植入植体，可使术后平均骨增量分别达到5.3 mm和4.5 mm，高于本研究结果,分析原因可能是Cricchio等[17]和Chen等[3]将窦膜抬起的高度(7～13 mm)均高于本研究。Duan等[15]研究证实种植体突入窦腔的深度和窦内成骨高度呈正相关。本研究多因素分析亦证实窦内新成骨的高度与植体突入上颌窦长度呈正相关, 与RBH呈负相关,这与Suk-Arj等[18]CBCT研究结果一致。

本三维影像研究的上颌窦内种植体远中位点新增骨高度显著小于其他3个位点新增骨高度，此结果与 Balleri等[19]研究相似，Balleri等[19]观察种植体负重后12个月根尖片，发现最后一个种植体远中面新增骨高度显著低于其他面，分析原因可能是种植体远中对窦膜抬起高度少,血凝块成骨空间小，或者远中窦膜受到的气体压力大。

本研究窦内新增骨体积在成骨时间超过2年的病例中显著高于成骨时间小于2年的病例，即使在调整了RBH和PL等因素后，成骨时间仍与窦内新增骨体积呈正相关，原因可能为WOLFF(outcome measures in rheumatology clinical trials)法则，即窦内再生的骨结构和骨量会随着功能负重而改变[21]。以往基于二维影像的研究亦显示[22-25]，上颌窦底提升术同期种植不植骨，窦内骨高度在1年、3年、5年及10年成骨量分别为2.5 mm、4.1 mm、3.8 mm和3.0 mm，呈一个上升的平台样趋势, 与本研究三维影像学结果一致。

综上所述，本研究通过三维影像数字化测量，发现经OSFE不植骨同期植入种植体可增加种植体周围窦内骨高度，证实不植骨亦可以获得窦内一定体积的新骨形成，促进了种植体的骨整合；RBH、PL及成骨时间均是影响窦内成骨量的重要因素。