骨凿、CAS-kit和超声骨刀行羊上颌窦内提升效果对比的实验研究

武宏萍,王 珏,范亚伟,(山西医科大学口腔医学院,口腔医院口腔科,太原 03000;山西医科大学第一医院口腔科;通讯作者,E-mail:yaweifan970@63.com)

上颌后牙缺失后常出现牙槽嵴废用性萎缩及上颌窦气化,导致剩余骨高度不足难以满足常规种植的需要[1],而上颌窦底提升则是目前解决这一问题的常规治疗方法,经牙槽嵴顶上颌窦提升因创伤较小且操作简便成为众多医师的首选,上颌窦内提升术式包括骨凿法[2]、液压法[3]、超声骨刀法[4]等。然而这几种术式各有优缺点,近年来对这几种术式的比较报道较少,因此,本文通过本课题组前期建立的羊头模型[5]对这三种术式的提升高度、穿孔率、操作时间进行比较,为临床术式的选择及应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验动物样本

30只市售大于18月龄的成年羊,雌雄不限,大小接近,上颌窦大小接近且无病理性改变),24 h内处死后将羊头放入0 ℃冰箱中保存,且在室温下实验的操作时间不得超过4 h。

1.2 主要器材与仪器

CBCT机(意大利Newtom公司),超声骨刀机(中国桂林啄木鸟医疗器械有限公司),种植机(中国桂林啄木鸟医疗器械有限公司),Summers骨凿(瑞士士卓曼医疗器械贸易有限公司),CAS-kit(韩国奥齿泰商贸有限公司),某小型号骨锯,牙周探针等。

1.3 实验方法

1.3.1 确定提升位点 通过术前10个羊头解剖及CBCT,确定羊头上颌窦底的中心位于上颌第一磨牙腭侧约10 mm处(见图1),并将此部位作为提升位点。

图1 羊头CBCT可见上颌窦底中心位于上颌第一磨牙距腭侧牙槽嵴约10 mm处Figure 1 CBCT of sheep head shows that the center of maxillary sinus floor is located about 10 mm from the maxillary first molar to the palatal alveolar crest

1.3.2 制作上颌窦内提升动物实验模型 先沿口角向后做水平切口,将羊头上下颌分开,再将上颌沿中线平均分为左右两侧,剥离上颌窦附近软组织,最后去除羊头上颌腭侧黏膜,可见制备好的羊头模型(见图2)。

1.3.3 制备种植窝洞 定位球钻在上颌窦底的中心定位后(见图3),直径2.8 mm先锋钻备洞,至窦底约1 mm处停止备孔。

图2 羊上颌窦内提升动物模型Figure 2 Animal model of maxillary sinus elevation in sheep

图3 球钻于上颌窦底中心定点Figure 3 The ball is drilled in the central point of maxillary sinus floor

1.3.4 实验分组 我们将30个羊头随机编号为1～30,根据使用器械的不同随机分为骨凿组、CAS-kit组和超声骨刀组,每组10个羊头,20侧上颌窦。三组提升的目标高度为9 mm,提升高度至9 mm或窦膜破裂则立即停止实验,记录此时的提升高度、窦膜是否破裂,以及从开始使用各组器械至实验结束所用的时间。

在骨凿组中,将2.8 mm直径骨凿插入窝洞,用医用骨锤缓慢敲击骨凿,至窦底骨板断裂、有落空感时,再以轻力敲击骨凿使其缓慢匀速提升窦膜(见图4)。

在CAS-kit组中,CAS钻(直径2.8 mm)+停止环备洞至窦底,深度测量杆探查是否到达上颌窦窦底,若到达窦底则沿洞底四周分离窦底黏膜并用CAS-kit工具盒自带的水压提升装置缓慢匀速提升上颌窦膜,测量杆测量是否提升至9 mm(见图5)。

在超声骨刀组中,先用超声工作尖UL23(直径2.8 mm)以轻力从已制备的种植床中央向上修磨窦底1 mm骨皮质,待穿通窦底骨质时可感到UL23阻力减小且观察到窦底淡蓝色的膜,此时勿再深入。检查上颌窦膜是否穿孔。再改用UL6以最小切骨功率及最小水量(50 ml/min)下“点射”以喷射无菌生理盐水,借“超声空化效应”及水压将上颌窦膜抬起,提升至目标高度或窦膜穿孔(见图6)。

A.骨凿法行羊上颌窦提升时,窦底骨板连同窦膜一起提升;B.骨凿法行羊上颌窦提升时,窦膜穿孔多集中在附着于骨片的窦膜上图4 骨凿法行羊上颌窦提升Figure 4 Maxillary sinus lifting of sheep by osteotome

为了减少偏差和校准的不准确性,本实验中所有上颌窦提升都是由同一有丰富种植临床经验的外科医生在盲视下进行操作,由助手直视下观察窦膜是否破裂穿孔,且提升的高度值由术者和2名助手这三组数据取平均值。

1.4 统计学分析

A.CAS钻(直径2.8 mm)+停止环备洞至窦底;B.深度测量杆探查是否到达上颌窦膜;C.若到达窦底则沿洞底四周分离窦底黏膜并用CAS-kit工具盒自带的水压提升装置缓慢地提升上颌窦膜;D.测量杆测量是否达到需要高度图5 CAS-kit液压法行羊上颌窦提升Figure 5 Sheep maxillary sinus lifting by CAS-kit hydraulic method

A.超声工作尖UL23修磨窦底剩余骨质;B.窦底骨质磨除后显露出的淡蓝色的膜;C.超声工作尖UL6为圆台形器械,尖端无切割功能,可喷射四股生理盐水,侧壁有金刚砂涂层,可修整窝洞;D.超声骨刀提升高度较低时,可将窦膜提升成帐篷的形状;E.超声骨刀提升高度较高时,窦膜提升可沿窦壁延伸图6 超声骨刀行羊上颌窦提升Figure 6 Maxillary sinus elevation of sheep by piezosurgery

2 结果

2.1 三组提升高度的比较

骨凿、CAS-kit和超声骨刀三组提升高度的差异具有统计学意义(H=30.980,P<0.001)。骨凿组的平均提升高度低于超声骨刀组及CAS-kit组(P<0.001),CAS-kit组和超声骨刀组之间差异无统计学意义(P=0.385,见表1)。

表1 三组最终提升高度的比较

2.2 三组窦膜穿孔率之间的比较

骨凿、CAS-kit和超声骨刀三组器械行上颌窦提升时穿孔率间的差异有统计学意义(χ2=23.359,P<0.001,见表2)。

表2 三组之间窦膜穿孔率的比较 例(%)

2.3 三组操作时间的比较

骨凿、CAS-kit和超声骨刀行上颌窦提升时操作时间差异有统计学意义(F=381.30,P<0.001)。骨凿组的平均操作时间少于CAS-kit组和超声骨刀组(P<0.001),CAS-kit组和超声骨刀组之间的时间差异亦有统计学意义(P=0.032,见表3)。

表3 三组操作时间的比较

3 讨论

3.1 实验动物模型的选择

有研究表明,山羊上颌窦和窦底骨的位置与人类缺牙患者相似,其窦膜厚度(0.9 mm)最接近人类上颌窦膜的厚度(0.8 mm)[5]。Garrido-Serrano等[6]对猪、羊和人的上颌窦进行了比较,发现羊的上颌窦与人的最相似,且价格低廉,是比较适合上颌窦提升的动物模型。然而,以往的山羊上颌窦提升模型制作相对复杂[5,7,8],

且只保留窦底骨板,而本课题组建立的模型较简单,提升位点相对固定,不需要拔牙,且保留了几乎完整的山羊上颌窦,是较好的动物模型[9]。在本实验中,为确保山羊窦膜与窦底骨的黏附尽可能接近生理状态,山羊头离开存储条件后,在室温下使用不超过4 h[10],这对于实验的准确性至关重要。

3.2 上颌窦穿孔的并发症

上颌窦提升过程中最常见并发症是窦膜穿孔[8],一项动物研究认为穿孔可能会造成新骨生成延迟,即使胶原膜修补穿孔处新骨生成也会减[11]少。Jung等[12]在显微镜下观察发现种植体顶部上颌窦黏膜衬里上皮不连续时,其下方成骨减少。窦膜穿孔常造成骨修复材料、鼻窦感染及植体丢失等,最终导致种植失败[13,14]。为减少窦膜穿孔带来的并发症,上颌窦内提升器械需要不断改良。

3.3 三种上颌窦内提升方式的提升特点

3.3.1 骨凿冲击法上颌窦提升 1994年,Summers[2]提出了骨凿冲击法行上颌窦内提升,即浅凹形骨凿钝力冲击上颌窦底,使窦底骨质青枝骨折,将窦底骨折片连同窦底黏膜向上移位,上颌窦逐渐提升成类似“帐篷”的形状。与上颌窦外提升相比,此术式操作简便,节省了植骨材料,减少了手术创伤,节约了手术时间,然而该术式在盲视下操作,黏膜穿孔不易发现,敲击力度难以精确控制,提升高度有限,且窦底骨质较硬时敲击常造成患者良性阵发性眩晕,使患者感到恐惧[15]。在骨凿行上颌窦提升的研究中,穿孔率的数据变化较大。一项meta分析中,穿孔率为0～26%[16]。Gargallo-Albiol等[13]通过内窥镜观察窦膜发现:当提升高度达到6 mm时,穿孔率高达66.7%。这与直视下观察到的微小穿孔有关。另外,在实验中我们发现骨凿行窦膜提升时窦膜破裂多集中在附着于骨片的窦膜上(见图4B),当施加在窦膜上的机械拉伸或剪切力超过其弹性极限时,窦膜将穿孔。在施行该术式时用力需轻巧且有控制,以避免用力不均或过大造成窦膜破裂。

在本实验中,骨凿组的操作时间短于超声骨刀组及CAS-kit组(P<0.001)。根据Lekholm-Zarb的分类,羊头窦底骨属于Ⅰ类骨,因此用超声骨刀及CAS-kit去除窦底骨比较困难,但骨凿冲击法提升窦膜比较容易。但当窦底骨为第三或第四类骨时,这三种方法的操作时间可能相似。

3.3.2 CAS-kit液压法上颌窦提升 Sotirakis等[3]于2005年提出液压法行上颌窦提升。此术式有两个突出特点:①CAS钻可切割窦底骨板成圆锥形,而且其圆钝凹面设计刃部可有效避免器械在穿破窦底骨板时对窦膜的损伤,另外一系列停止环的使用,均降低了备洞过程中窦膜穿孔的风险。②液压提升上颌窦膜,利用了“帕斯卡原理”[17],即在窦膜的每个点施加等量的液体压力,即液体的存在可使窦膜形成“半球状”隆起(见图5D),减少了液体施加在膜表面的应力,降低窦膜穿孔的风险。然而,当液体对窦膜的压力超过其弹性极限时,窦膜仍会穿孔。在本实验中,将窦膜提升至9 mm时,穿孔率为40%。

3.3.3 超声骨刀行上颌窦提升 Vercellotti等[4]对21个上颌窦用超声骨刀行上颌窦提升,仅1个窦膜穿孔,可见超声骨刀对窦膜的损伤较小,Troedhan等[18]用超声骨刀行上颌窦内提升,取得了较大的成功。本研究发现,超声骨刀行窦膜提升时的穿孔率远低于骨凿组,这个结果与Catros等[19][2.3%,(13±0.85)mm]研究类似,这突破了盲视下操作穿孔率高的局限性。超声骨刀行上颌窦提升穿孔率低与其工作原理有关,其工作频率为22～30 kHz,因此UL23可选择性切割窦底骨质,而不伤害窦膜[20]。Jank等[8]等用1.2 mm的先锋钻使窦膜穿孔后,超声骨刀将破裂的窦膜提升5 mm时的破裂长度最小,因此超声骨刀能将医源性伤害降到最低。超声骨刀提升上颌窦膜利用了“超声空化效应”[19]。在液体与液体或固体之间的交界面会存在许多小泡,称为空化核[21]。当空化核受到超声波作用时,会迅速闭合甚至崩溃,产生均匀且强大的作用力,使窦膜与骨壁完整分离,并不会对窦膜产生撕裂力(见图6E)。Troedhan等[22]用超声骨刀行上颌窦提升后经显微镜观察发现,窦膜可沿胶原纤维快速、干净的分离。Zheng等[23]发现上颌窦提升后植骨材料吸收与上颌窦宽度成正比,越临近骨面,新骨形成越多。因此,上颌窦提升时,应尽量紧贴临近骨壁,获得可预期的新骨包绕,而超声骨刀可实现此效果,但仍需要更多的实验证实。在实验中,我们发现UL6的应用时间不应超过1 s,即“点射”,因此如何控制其使用是目前的难点。当超声骨刀提升较大高度时,窦膜也会破裂。

3.4 本实验的局限性

样本量较少,且羊头平坦的窦底无法完全模拟人类的上颌窦。超声骨刀法及CAS-kit液压法对于有间隔的上颌窦提升是否有优越性仍需要进一步的研究。

综上所述,从提升高度上来看,骨凿法行上颌窦提升时的提升高度有限,低于超声骨刀组和CAS-kit组;从穿孔率来说,骨凿组提升至9 mm时穿孔率较高,而CAS-kit组次之,超声骨刀组穿孔率最低;从操作时间上讲,骨凿组的操作时间最短,低于超声骨刀组和CAS-kit组。骨凿法行上颌窦提升时,提升高度在5 mm以下是安全的;CAS-kit液压法及超声骨刀法在提升高度8 mm以下破裂率较低,将在未来有更好的发展前景。