沈 陽(yáng),郭 駿,費(fèi) 偉,
(1.西南醫(yī)科大學(xué),四川 瀘州 646000;2.四川省醫(yī)學(xué)科學(xué)院·四川省人民醫(yī)院,四川 成都 610000)
下頜骨位于面下部,其外觀、結(jié)構(gòu)以及功能都非常復(fù)雜,同時(shí)也是頜面部唯一能活動(dòng)的骨骼。腫瘤、囊腫、感染、放射性骨壞死、牙周病等疾病會(huì)導(dǎo)致下頜骨缺損,從而使患者外觀遭到不同程度的損害,嚴(yán)重時(shí)還可影響呼吸、咀嚼和語(yǔ)言等多種重要功能[1]。引導(dǎo)骨再生技術(shù)(guided bone regeneration,GBR)不僅能夠處理由牙周疾病、放射性骨壞死、外傷感染以及腫瘤等因素導(dǎo)致的下頜骨缺損,對(duì)于因種植體區(qū)域骨量不足、周圍軟組織炎癥引發(fā)的骨吸收問(wèn)題等方面上也是一個(gè)重要的技術(shù)手段。由于Bio-Gide膜生物相容性好,且存在特殊的細(xì)胞黏附位點(diǎn),成為引導(dǎo)骨再生效果較好的可吸收膠原膜,但該膜吸濕后質(zhì)地綿軟,易發(fā)生塌陷和移位,且價(jià)格昂貴;而ADM膜(acellular dermal matrix,ADM)作為一種較易獲取的可吸收膜,其成本低廉且生物相容性好[2~5]。本研究比較ADM膜和Bio-Gide膜在引導(dǎo)骨組織再生中的作用,為ADM膜在臨床運(yùn)用提供更多實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物于2019年9月至2020年1月健康成年比格犬9只,購(gòu)自成都達(dá)碩生物科技有限公司,12月齡左右,雌雄不限,體重15 kg左右,分籠喂養(yǎng)。利用SPSS 22.0生成隨機(jī)數(shù)對(duì)9只比格犬進(jìn)行隨機(jī)編號(hào)1~9,每只比格犬建立4個(gè)下頜骨箱狀缺損,共計(jì)36個(gè)。將36個(gè)骨缺損模型完全隨機(jī)分為A、B、C、D四組,每組各9個(gè)。
1.2 方法肌肉注射陸眠寧(0.12 ml/kg)麻醉,常規(guī)消毒,鋪巾。于雙側(cè)下頜骨下緣作橫行切口,鈍性分離骨膜,暴露雙側(cè)下頜骨體部,在0.9%的生理鹽水冷卻下,在左右下頜骨體部各建立兩個(gè)箱狀骨缺損,尺寸為:長(zhǎng)10 mm,寬10 mm,深5 mm,缺損與缺損間距為5 mm。操作過(guò)程注意不破壞頰側(cè)骨板的完整性[3]。將ADM膜和Bio-Gide膜修剪成11 mm×11 mm大小。A組使用ADM膜(30 mm×40 mm)(煙臺(tái)正海生物技術(shù)有限公司)+顆粒狀骨修復(fù)材料(0.25~1 mm)(煙臺(tái)正海生物技術(shù)有限公司),B組使用Bio-Gide膜(25 mm×25 mm)(瑞士蓋氏制藥有限公司)+骨修復(fù)材料、C組使用骨修復(fù)材料、D組為空白對(duì)照。嚴(yán)密縫合術(shù)區(qū),術(shù)后肌注青霉素80萬(wàn)單位/d、復(fù)方氯己定漱口液沖洗口腔7d,流食飼養(yǎng),加強(qiáng)營(yíng)養(yǎng)護(hù)理及監(jiān)護(hù)管理。在術(shù)后4、8、12 w各隨機(jī)處死3只比格犬取材。
1.3 觀察指標(biāo)①大體觀察:觀察比格犬的術(shù)后情況,包括進(jìn)食情況、創(chuàng)口有無(wú)出血、感染、腫脹等。②組織學(xué)觀察:切取實(shí)驗(yàn)區(qū)組織塊,用40 g/L的多聚甲醛進(jìn)行固定,EDTA脫鈣、脫水、浸蠟、包埋,制取切片進(jìn)行HE染色。③新骨生成情況:對(duì)各實(shí)驗(yàn)階段的比格犬進(jìn)行螺旋CT(美國(guó)Picker公司)掃描,檢測(cè)骨缺損區(qū)內(nèi)植入材料部位CT值及觀察新骨生成情況。④ Micro-CT觀察對(duì)各實(shí)驗(yàn)階段的比格犬進(jìn)行Micro-CT掃描(Bruker micro-CT,比利時(shí)Kontich),獲得實(shí)驗(yàn)區(qū)骨密度(bone mineralized density,BMD)以及骨體積分?jǐn)?shù)(new bone Percentage,BV/TV)。⑤生物力學(xué)測(cè)定切取實(shí)驗(yàn)區(qū)組織塊,測(cè)定彈性模量。
1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法使用SPSS 22.0軟件,計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示,組間比較采用單因素方差分析,三組之間采用LSD和SNK進(jìn)行兩兩分析。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2.1 大體觀察所有實(shí)驗(yàn)犬飲食較好,切口愈合良好,術(shù)區(qū)未見(jiàn)紅腫及滲出,A、B、C三組在4、8、12 w時(shí)缺損區(qū)域部分或完全被新骨充填,骨缺損區(qū)可預(yù)見(jiàn)性地形成新骨,隨著骨修復(fù)材料植入時(shí)間的增加,缺損區(qū)骨生成量相應(yīng)增加,D組骨缺損區(qū)域凹陷較大。
2.2 組織學(xué)觀察4 w時(shí):A、B兩組底部骨修復(fù)材料部分吸收,骨小梁開(kāi)始形成;C、D兩組原始骨小梁間隔較寬,可見(jiàn)被覆結(jié)締組織伸入新骨形成區(qū)域。8 w時(shí):A、B兩組底部骨小梁有板層骨形成,骨小梁增粗,有互相融合趨勢(shì),A、B兩組相似;C組見(jiàn)底部骨小梁有板層骨形成,頂部原始骨小梁繼續(xù)形成生長(zhǎng),小梁較纖細(xì);D組新生骨生成遲緩,大部分仍為原始骨小梁。12 w時(shí):A組骨小梁形成并大部分融合,可見(jiàn)粘合線,A、B兩組相似;D組大部分為編織骨,底部少部分為板層骨,融合少,小梁間隙大;C組骨小梁形成并部分融合,可見(jiàn)骨修復(fù)材料吸收。見(jiàn)圖1。
圖1 4組12周時(shí)粘合線形成情況比較 a:A組;b:B組;c:C組;d:D組(HE染色,×100)
2.3 螺旋CT觀察4 w時(shí),A、B、C三組成骨效果明顯比D組更好(P<0.05);8 w時(shí),骨缺損區(qū)略有透射,骨密度增加,其中A、B兩組成骨量明顯增多,骨小梁排列緊密,均優(yōu)于C、D兩組(P<0.05);12 w時(shí)大部分標(biāo)本骨密度逐漸增加,A、B兩組成骨量均優(yōu)于C、D兩組(P<0.05),且A組與B組成骨效果無(wú)明顯差異(P>0.05)。見(jiàn)表2。
表2 各時(shí)期實(shí)驗(yàn)區(qū)平均CT值 (Hu)
2.4 Micro-CT觀察在各時(shí)期,A、B兩組BMD和BV/TV差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05);A、B兩組BMD和BV/TV均顯著高于C、D兩組(P<0.05)。見(jiàn)表3、表4。
表3 各時(shí)期實(shí)驗(yàn)區(qū)平均BMD值 (mg/cm3)
表4 各時(shí)期實(shí)驗(yàn)區(qū)平均BV/TV (%)
2.5 生物力學(xué)各時(shí)期A、B兩組之間彈性模量比較,差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05);A、B兩組與C、D兩組彈性模量比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),見(jiàn)表5。
表5 各時(shí)期實(shí)驗(yàn)區(qū)彈性模量值 (GPa)
下頜骨在人體顱面部骨骼中是最大的可活動(dòng)骨骼,可因感染、發(fā)育異常、腫瘤切除術(shù)等造成缺損。下頜骨缺損在臨床上較常見(jiàn),不僅能影響牙齒功能及面部美觀,還會(huì)誘發(fā)其他疾病[4]。GBR技術(shù)是一種在臨床上應(yīng)用時(shí)間較久的骨缺損修復(fù)方法[6]。
GBR技術(shù)是利用生物屏障膜將牙周軟組織與骨缺損分隔開(kāi),防止上皮細(xì)胞及成纖維細(xì)胞在缺損區(qū)占優(yōu)勢(shì),從而讓前體成骨細(xì)胞優(yōu)先進(jìn)入缺損區(qū),以實(shí)現(xiàn)缺損區(qū)完全的骨修復(fù)[7,8]。通過(guò)GBR技術(shù)修復(fù)頜骨缺損,不僅能解決骨量不足的問(wèn)題,還能使種植修復(fù)的遠(yuǎn)期成功率得到極大的提高并獲得理想的美學(xué)效果[8],且成功再生的骨在功能性負(fù)荷過(guò)程中也表現(xiàn)得像天然骨[2]。目前GBR技術(shù)已被成功用于治療多種類型的缺損,如:種植體相關(guān)的骨缺損,治療牙槽嵴畸形、預(yù)防拔牙后的牙槽嵴畸形等[4,9,10]。
屏障膜的使用是GBR技術(shù)成功的要點(diǎn)。屏障膜可以有選擇性的阻止上皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞在缺損區(qū)占優(yōu)勢(shì),還可以提供物理保護(hù),并為缺損區(qū)域提供相對(duì)穩(wěn)定的空間來(lái)實(shí)現(xiàn)骨修復(fù),且不妨礙缺損區(qū)自然愈合的膜狀生物相容性材料[11]。目前,GBR技術(shù)中使用的生物膜分為可吸收(生物降解)與不可吸收(生物不降解)兩大類,第一代屏障膜是不可吸收的,如膨脹聚四氟乙烯(ePTFE膜);隨后,引入第二代可再吸收屏障膜,例如膠原膜、聚乳酸合膜等。兩者各有優(yōu)缺點(diǎn):不可吸收膜雖然機(jī)械性能好,但組織相容性差,需要二次手術(shù)取出,增加患者的痛苦和費(fèi)用,且在臨床應(yīng)用中存在較多并發(fā)癥,如黏膜裂開(kāi)、膜暴露、感染等,導(dǎo)致成骨失敗[6,8]。Bio-Gide膜是可吸收膜的代表,該膜有更好的生物相容性,具有凝血作用且易操作,降解時(shí)間為4~6個(gè)月,具有良好的引導(dǎo)組織再生能力且不需要手術(shù)取出,其缺點(diǎn)主要是機(jī)械強(qiáng)度差,對(duì)于空間的維持能力較不可吸收膜差,且降解速率難以控制[6,11]。
ADM膜是另外一種可吸收膜,具有良好的組織相容性、易于獲取、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)[12]。ADM膜是一種生物相容的人結(jié)締組織基質(zhì),該制造過(guò)程通過(guò)去除來(lái)自表皮和真皮所有細(xì)胞,從人體供體皮膚中去除可能導(dǎo)致排斥反應(yīng)的成分[13]。有研究表明:GBR術(shù)后骨形成不充分的原因主要是屏障膜暴露、污染和周圍組織感染,在感染或膜暴露后,骨高度降低51%~79%[14]。此外,牙周致病原的定居或可吸收膜的過(guò)度降解可能導(dǎo)致骨再生量減少約5倍[15]。因此,理想的屏障應(yīng)由不易受暴露影響、且暴露于口腔時(shí)不易被牙周病致病細(xì)菌輕易定植的材料制成[4]。而多項(xiàng)研究表明,ADM膜除了具有屏障作用、增加牙齦角化功能,還具有很強(qiáng)的抗感染能力,不會(huì)被牙周病原菌大量定居。在牙槽突裂植骨術(shù)中使用ADM膜可以防止術(shù)后骨移植物暴露,降低感染風(fēng)險(xiǎn),且ADM膜可完全被宿主組織替代,無(wú)明顯副作用。研究發(fā)現(xiàn),在牙槽骨移植中使用ADM膜可以防止術(shù)后移植物暴露,且不會(huì)增加黏膜破壞的風(fēng)險(xiǎn)及完全愈合的時(shí)間[10,12,13]。此外,一些臨床研究表明ADM膜在皮下植入后能保持長(zhǎng)達(dá)2個(gè)月的結(jié)構(gòu)完整性,在放置4~6個(gè)月后才完全降解,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了骨細(xì)胞完成遷移所需要的3~4周,能有效使軟組織和骨組織成為一個(gè)整體[9,15]。當(dāng)ADM膜作為細(xì)胞膜支架,還可以促進(jìn)細(xì)胞粘附和生長(zhǎng),提供有利于傷口愈合的基質(zhì),在牙槽突裂骨移植中使用ADM膜也能增加骨移植物的成骨效果[12]。
在本實(shí)驗(yàn)中:材料植入犬下頜骨缺損區(qū),在血供足夠的條件下,材料內(nèi)部逐步再血管化,間充質(zhì)細(xì)胞分化為成骨細(xì)胞,產(chǎn)生大量膠原包裹骨修復(fù)材料。同時(shí),增加的破骨細(xì)胞逐漸吞噬骨修復(fù)材料,緊貼骨修復(fù)材料邊緣逐漸有新骨生成,隨著植入時(shí)間增加,新骨增多,逐步替代骨修復(fù)材料組織,改建為成熟骨組織。在實(shí)驗(yàn)的各個(gè)時(shí)間點(diǎn),通過(guò)大體觀察和組織學(xué)觀察,可看出骨缺損區(qū)植入骨修復(fù)材料后,有可預(yù)見(jiàn)性的骨增量,新骨生成并改建,并可在鏡下見(jiàn)粘合線和骨單位形成。螺旋CT檢查發(fā)現(xiàn),隨著骨修復(fù)材料材料植入時(shí)間的增加,骨密度逐漸增加,說(shuō)明新骨逐漸生成,且A、B兩組成骨效果相近,均優(yōu)于其余兩組。Micro-CT數(shù)值以及生物力學(xué)檢測(cè)顯示:A、B兩組成骨增多,明顯優(yōu)于C、D兩組。新骨生成的同時(shí)骨修復(fù)材料逐漸降解,隨后骨改建完成,骨缺損內(nèi)新骨的彈性模量逐漸增加,有利于骨移植后種植體的穩(wěn)定。本研究的結(jié)果表明,ADM膜在GBR技術(shù)中作為一種屏障膜是有效的,與Bio-Gide膜沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著差異,其影像學(xué)和組織學(xué)形態(tài)結(jié)果相似[4,9]。此外,在一項(xiàng)具有臨界下頜骨缺損的犬類研究中,在GBR中使用ADM膜作為屏障的16 w后,與使用傳統(tǒng)膠原膜相比,兩組之間未發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著差異[6]。
ADM膜和Bio-Gide膜作為可吸收膠原膜,在GBR技術(shù)中可有效的屏蔽成纖維細(xì)胞及上皮細(xì)胞長(zhǎng)入,無(wú)需二次手術(shù)。在此實(shí)驗(yàn)中,大體觀察、組織學(xué)觀察、螺旋CT掃描、Micro-CT數(shù)值以及生物力學(xué)檢測(cè)結(jié)果都顯示,兩種膜在引導(dǎo)骨組織再生中作用相當(dāng),具有同等優(yōu)良的性能,且ADM膜成本明顯較低。