自体牙本质作为骨移植材料的临床应用进展

2021-3-5 15:03  来源:口腔疾病防治
作者:肖闻澜 胡琛 荣圣安 屈依丽 阅读量:9411

    近年来,口腔种植学逐渐成为修复牙列缺失的一项成熟技术,其长期的功能与美学效果已经得到广泛验证。然而,牙列缺失往往伴随着牙槽嵴的损伤。骨量的下降限制了种植体的植入,使得这一部分患者的修复治疗异常困难。因此,须运用各种骨移植材料进行牙槽嵴骨增量以恢复良好的骨量。长久以来,自体骨被视为骨增量的最佳选择。但是随之而来的一些弊端,包括供骨区的额外手术、有限的自体骨骨量、不可避免的骨吸收等,均限制了其临床运用。

    自体牙本质是一种很有潜力的生物材料。作为矿化结缔组织,人牙本质的化学组成与骨组织非常相似,包括多种参与成骨的生长因子与生长活性因子。研究发现其具有骨传导、骨诱导活性。另外,牙本质与骨均发育自神经嵴细胞,具有组织同源性。目前,自体牙本质已被成功地运用在骨增量技术中,充当自体骨的替代材料。

    1.自体牙本质材料的移植前加工

    临床工作者从患者口内拔除不需要的阻生或多生牙后,将去除其表面附着的软组织、釉质与牙骨质、髓腔内的软组织或根管充填材料等,并进行基本的清洗。与很多移植材料类似,自体牙本质在真正植入体内前可能将经过一些加工:如高温加热处理破坏人牙本质内的蛋白质等有机成分,降低其抗原性;酸脱矿处理针对有机成分抗原性的同时,帮助提高骨传导、骨诱导性等。但是,目前文献中对于各项加工方式的选择、是否具有必须性,尚无统一意见。目前,最常见的自体牙本质化学改性为脱矿处理。

    脱矿处理可以降低人牙本质磷酸盐结晶度,使其更容易降解吸收,并被新骨所取代。同时,电镜观察显示脱矿后牙本质小管变宽,基质中的胶原纤维呈交联的网状暴露。这种改变有利于基质蛋白以及各种生物活性因子通过牙本质小管释放。而胶原纤维作为支架,促进了骨源性细胞的粘附。Tanoue等分析脱矿人牙本质块及其周围新骨的围观结构,观察到骨细胞包绕牙本质表面,其细胞突伸入了增宽的牙本质小管。因此,脱矿处理被认为是提高牙本质骨传导性与骨诱导性必不可少的步骤。

    近年来,自体脱矿牙本质广泛运用于临床。传统的脱矿过程运用HCl、HNO3溶液等酸性试剂,处理时间在12h以上。由于脱矿过程复杂,很多加工必须在工厂进行,材料数日后才能送回临床医生手上,这使得拔牙和移植的手术无法同期进行。另外,也有学者认为酸性试剂与牙本质的长时间直接接触会给其中的非胶原蛋白带来一定损伤,进而影响新骨形成。为了解决这些弊端,人们一直在改良自体牙本质材料的脱矿方法,追求更短的脱矿时间。

    Kim等运用一种改良的超声设备,在2h内完成了块状牙本质的脱矿,牙本质中81.1%的钙被去除。这种超声清洁设备可以产生周期性负压,有利于试剂深入牙本质小管。同时,该设备装载热电制冷器,避免超声带来的高温破坏牙本质中的有机成分。Kim在38例患者中运用这种脱矿的自体牙本质块进行骨增量并植入种植体,12个月后的种植体存活率达到100%。Minamizato等在一项16例患者的前瞻性队列研究中,通过降低脱矿程度来缩短脱矿时间,研究者将自体牙本质块浸泡于2%HNO3(pH1.0)中脱矿。浸泡时长为10min,移植前的整个加工时长为40min,2年追踪报道的种植体存活率达到100%,治疗效果理想。

    事实上,Koga等对人牙本质的脱矿过程进行分析,发现运用2%HNO3溶液处理颗粒状牙本质时,根据颗粒直径的不同(200~1000μm),仅需5~20min即可达到70%程度的脱矿,而使得同样直径的牙本质颗粒达到完全脱矿程度则需要60~180min。相较于完全脱矿、非脱矿的牙本质材料,这种70%脱矿的牙本质在鼠的颅骨缺损模型中可诱导更多新骨形成,展现出更加优秀的性能。

    近几年,也有学者将未经脱矿处理的自体牙本质材料直接用于修复骨缺损。因为省去了脱矿步骤,临床医生可直接在椅旁对拔除的牙齿进行加工,操作更加简单省时,拔牙和骨增量可在同一次手术中完成。Pohl等在6例患者中运用未脱矿自体牙本质,共植入15枚种植体。报道2年种植体存活率100%,平均边缘骨吸收0.52mm,展现出较好的种植体周硬组织长期稳定性。笔者认为这可能与未脱矿牙本质更大的机械强度有关。Schwarz等直接将阻生磨牙的牙根纵向剖开,保留牙髓组织,固定至牙槽嵴侧方进行骨增量。24周后,15例接受自体牙根移植的患者获得了与自体骨移植对照组接近的牙槽嵴宽度,两组之间差异无统计学意义。

    Park等比较了脱矿与未脱矿人牙本质植入鼠颅骨缺损中组织学表现,植入后8周,切片观察显示未脱矿牙本质吸收速度更慢,相应的,对骨增量总面积(包括牙本质材料与新骨的总面积)的维持效果更好。但是,对于未脱矿牙本质是否能引导新骨再生,还存在争议。同样在动物骨缺损模型中,Becker等、Calvo-Guirado等观察了到新骨形成,而Rijal等、Al-Asfour等没有这样的发现。自体脱矿牙本质对成骨更加有利,但其加工复杂、耗时,导致治疗时间延长,治疗费用增加。

    自体未脱矿牙本质可以为种植体提供更好的机械支撑,起到屏障和空间维持作用,但其骨传导性和骨诱导性存疑。目前来看,部分脱矿的牙本质材料或许是更合适的选择。其加工设备、试剂和时间等,已有前人的研究可作为参考。在许多临床研究中,自体牙本质材料还经过脱脂、冷冻干燥等加工过程。目前普遍认为这些处理方式不会像脱矿处理那样显著改变牙本质材料的性质。但是具体是否有影响、是怎样的影响还没有定论。有研究显示,液氮储存由于对胶原纤维产生不利影响,将引起牙本质强度降低,脆性增加。最终,牙本质材料将直接,或在经过各种加工后运用于骨缺损区域,下文将对其具体应用方式做一阐述。

    2.自体牙本质在不同骨增量术式中的应用

    对于拔牙位点保存术、上颌窦底提升术等,颗粒状的自体牙本质材料是常规选择。这种形状的材料可以更好地填充形态不规则的骨缺损,颗粒间隙有利于营养物质通过和新生毛细血管长入。Jeong等对51例患者进行上颌窦底提升,移植材料为直径0.5~1mm或1~2mm的自体脱矿牙本质颗粒。平均8.75个月的追踪后,100枚种植体的存活率达到96.15%。

    Kim等对12例患者的14个拔牙位点进行植骨,自体牙本质颗粒尺寸范围0.5~1mm,报道3年种植体存活率92.85%。如上文所述,Minamizato等混合自体牙本质颗粒与富血小板血浆(platelet-rich plasma,PRP)混合成糊状,这种对颗粒状移植物独特的处理方式可能更便于手术操作。对于伴有严重垂直或水平吸收的牙槽嵴,颗粒状材料难以维持这些区域的空间稳定性,往往需要联用屏障膜或钛网等其他人工材料,导致了治疗费用的增加。因此,临床工作者更倾向于根据骨缺损区域的形态将牙本质雕刻成相应的块状,再以骨膜钉固定。这种牙本质块常用于牙槽嵴骨增量术。

    Kim等使用自体牙根部牙本质块移植,平均追踪时长达(44±13.2)个月,报道22枚种植体的存活率为95.45%,边缘骨吸收量(0.7±2.14)mm。该结果显示块状牙本质的中长期治疗效果,尤其是对边缘骨量的维持比较理想。也有学者选择保留牙齿本身的形态,作为支架运用。Kim等切除牙齿冠部,仅保留牙根。在清理牙根表面及根管内的软组织、磨去牙骨质后,从表面至根管内作数十个均匀分布的,直径0.2mm的穿孔。牙根自然形态不变,呈镂空块状,应用于58枚种植体骨增量手术,结果显示58枚种植体的12个月存活率达到100%。

    Kabir等运用组织学与micro-CT评估镂空人牙本质块修复羊髂骨缺损的过程,观察到新骨在根管内、穿孔中以及牙根表面生长,填充、包绕整个移植物。从某种意义上来说,该方法结合了颗粒状与块状移植物的优势,牙本质块在维持缺损区域空间的同时,作为骨组织生长的支架,取得了较为理想的治疗效果。总的来说,自体牙本质移植物可广泛应用于各种牙槽嵴骨量扩增技术,而其形态在很大程度上取决于骨缺损的形态、大小以及手术方式。

    3.自体牙本质与其他材料的联合

    在骨增量技术中,生物材料的联用是一种常见方法,通常可以获得优于其中某种单一材料的应用效果。早期,研究者们考虑将人牙本质颗粒与硫酸钙石膏联用。这种石膏具备骨传导性能,生物相容性好,高度可吸收,被牙槽组织耐受,且比当时刚刚进入市场的羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)材料价格低廉,因而一度受到青睐。研究者希望它能在牙本质颗粒间充当粘合剂,同时本身快速吸收,促进新生骨组织长入。但是由于后来HA等生物材料制造技术提高,成本降低等原因,硫酸钙石膏最终并没有真正和牙本质联合应用于临床,这种方法也被逐渐淘汰。

    目前,生物相容性的磷酸钙陶瓷也被尝试着用于联合人牙本质材料。Kamal等运用双向HA/β-磷酸三钙(β-tricalcium phosphate,β-CP)混合牙本质粉末,并与双向HA/β-CP水凝胶对比。通过micro-CT以及组织形态学测量分析兔牙槽骨缺损模型中的新骨形成,发现联合应用组有更好的修复效果。但是,和硫酸钙石膏一样,这种联合方式尚没有应用于人体,其临床效果仍然需要更多验证。PRP是另一种常与人牙本质联用的材料。最早在2003年牙本质首次作为移植材料运用于人体时,Murata将自体牙本质磨碎并加入PRP,用于上颌窦底提升术。

    Minamizato等同样将自体牙本质颗粒与PRP混合成糊状。研究者认为该技术中PRP主要用于粘合牙本质粉末,糊状移植物更便于手术操作。而骨再生进程中仍然是脱矿牙本质起主要作用,PRP仅加速了这个过程。PRP可以通过释放生长因子促进骨的修复,但是单独应用的PRP由于缺少足够的机械强度,无法为骨提供生长的三维空间。Gomes等对比了兔脱矿牙本质和PRP分别移植时的新骨骨量和密度,发现脱矿牙本质组的结果明显更优,这或许可以用于证实牙本质材料的主导作用。同样是为了便于手术操作,Pohl等选择无菌生理盐水或患者自身的血液混合自体牙本质颗粒,加工成糊状,这些材料的添加基本不能带来额外的生长因子等协助。

    4.结语

    人类自体牙本质作为自体骨替代材料用于骨增量技术的有效性与安全性已经得到众多动物实验与临床研究论证。移植前,部分脱矿可改善牙本质的生物学特性,提升其骨传导与骨诱导性。移植中,临床工作者需根据骨缺损形态等设计、选择牙本质材料的形状。当然,自体牙本质的临床运用还缺乏一定规范。对于牙本质联用其他各种生物材料的可行性、部分脱矿的最佳程度、移植物的形态等方面,均需要进一步的研究。

编辑: 陆美凤

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