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原位组织工程牙槽嵴增量

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  引言

原位组织工程是指不利用自体骨移植材料,直接在缺损部位再生出缺失的组织。就牙槽嵴增量而言,这项技术可以满足种植体植入的理想标准。

种植体植入的理想标准:

1:100%的活性骨,没有残留的非活性植骨颗粒

2:高度足以植入长度10mm的种植体

3:宽度足以植入直径4mm的种植体且没有皮质骨裂开

4骨密度足以保证种植体的初期稳定性。

    与所有组织工程一样,原位组织工程必须将有组织再生能力的细胞与能促进这些细胞增殖分化的信号分子混合后依附于基质材料[1][2]。

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    细胞、信号分子、和支架常被称为组织工程三角。[3]进行牙槽嵴增量时,经典的组织工程三角由富血小板血浆(platelet rich plasma,PRP)(细胞)、人骨形成蛋白-2/可吸收胶原海绵(rhBMP-2/ACS)(信号分子)和冻干的多孔同种异体骨碎骨块(支架材料)构成。即便如此,实质上是缺损部位的宿主提供了骨租细胞和干细胞,相反地,PRP为基质(骨再生支架)提供了细胞粘附分子(纤维蛋白、纤维蛋白连接素、副纤维连接蛋白)[4][5]
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  口腔种植手术中牙槽嵴(垂直和水平)增量的手术方法

1:由于不需要获取大量的自体骨,原位组织工程移植手术在诊室里,单纯局麻下或者辅以静脉镇静下便可完成。

2:原位植骨材料为颗粒结构,因此植骨区需要进行空间维持,以便愈合期间保持植骨材料稳定并避免其受到牙合力和(或)临时修复体的压力[6]。常用的维持材料有强化(生物)膜、钛网或者可吸收性网。

3:尽管原位组织工程中的骨的再生是可预估的,但软组织的愈合却难以预估。手术医生应意识到骨缺损往往伴随着软组织缺损。软组织经常会出现收缩、瘢痕或者血运不佳等情况。因为拔牙、先前的牙周炎症或者翻瓣都会使牙周膜受损,所以无法依赖骨膜成骨或者血管。因此术者应准备好在正常组织做切口及广泛的黏膜下减张切口破坏黏膜以获得无张力的一期缝合。

4:3个及3个单位以下的牙缺失并伴有局灶性骨缺损的区域,只要从20mL全血中提取3mLPRP就足以进行骨增量。根据每个缺失单位用1mL的原则,3个单位以上的缺牙区则需要7-10mL富含血小板血浆,需要从60mL全血中提取。

5:正确的也是成本最低的rhBMP-2/ACS用量是每个缺失牙用0.5mg[7]。1.05mg是商品化rhBMP-2/ACS的最小剂量,可用于1~2个牙位缺失。再大的剂量是2.1mg可用于3~4颗缺失牙的区域,相应的还有4.2mg和8.4mg的剂量。

6:由于表面积更大,更利于纤维蛋白、纤维蛋白连接素、副纤维连接蛋白等细胞粘附分子的附着,矿化的多孔同种异体碎骨块优于脱矿的同种异体骨、皮质骨颗粒或异种骨[7]

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移植材料生物学及其在随访阶段的重要性

因为rhBMP-2/ACS吸引并促进骨祖细胞和干细胞的增殖,并且基本为高渗透性,所以此材料的术后水肿较其他植骨材料更重,因此术后前3周不适合佩戴临时修复体,如果已经制作了临时修复体,应进行缓冲或者重衬,以避免压迫植骨位点。
21d后,rhBMP-2和ACS分离,他们趋化并诱导骨祖细胞和干细胞增殖分化成功能形成骨细胞[8]。rhBMP-2/ACS与植骨材料混合后形成很多成骨中心。rhBMP-2/ACS与植骨材料混合后形成很多成骨中心。rhBMP-2还可以上调血管内皮因子(vascular endothelial growth factpr,VEGF)的表达,与PRP中的VEGF共同作用,在血小板来源生长因子(PDFGaa、PDGFbb、PDGFab),来转化生长因子1、2(Tgfb-1、Tgfb-2),以及基质来源激活1-α(sdaf-1a)的共同参与下,移植材料可以很快血管化。
术后前2周,植骨材料最不稳定,最容易裂开和感染,在上述这些因子的作用下,植骨材料和细胞增殖可以助其度过这关键的2周。因此,手术者应提醒修复医生注意术后水肿,建议术后前3周不戴临时修复体或者根据植骨位点对临时修复体进行修整。在术后14d内出现创口裂开或钛网暴露的情况下,这一点尤为重要。膜或网的早期暴露很可能引起感染并伴随着植骨材料部分或者全部脱落。如果是术后14d出现伤口开裂,此时移植材料已经血管化,相当于已经超过了一个临接点。而且此时上皮已经开始长入,暴露的区域不会对植骨的效果产生不利影响。
术后14~21d,骨祖细胞和干细胞分化成骨细胞并开始向粘附与多孔同种异体骨表面的细胞粘附分子表面分泌类骨质[9]。以rhBMP-2/ACS为中心分散的骨形成中心开始融合,植骨材料变得坚硬,影像学检查可以发现致密的骨小梁代替了颗粒影像。
最初形成的骨是类骨质,组织学观察富含细胞,缺乏板层结构和哈弗斯系统(骨单元)[图1],与胚胎或骨折中的硬骨痂(编制骨)相似。这些最初形成的不成熟的类骨质,必须经过破骨细胞介导的吸收-重塑过程,取而代之的是细胞含量更少矿化程度更高,含有板层结构和初期哈弗斯系统的骨[图2]。6个月时,移植骨已经是2类或者3类骨,足以保证种植体的初期稳定性[图3]。
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图1 术后前2个月,rhBMP-2诱导生成大量破骨细胞使同种异体骨坏死,有活性的类骨质在其上形成

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图2 术后前2~6个月,未吸收的无活性同种异体骨周围可见成熟和不成熟的新骨

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图3 术后前6~9个月,原位组织工程植骨后新骨成熟,未见未吸收的无活性同种异体骨颗粒

一旦种植体植入,移植骨迅速成熟,影像学上已经是可以看到骨小梁结构的矿化骨,这个成熟的过程在种植体有功能性负载后进一步加速。
原位组织工程法进行垂直和水平牙槽嵴增量的优点是节省(手术)时间,避免了第二个手术创面和采集自体骨,减轻了疼痛。笔者通过一个随机非盲研究比较了原位组织工程植骨和类似的专门用作牙槽嵴增量的自体胫骨骨块移植(表1),结果明确显示两种方法在骨再生、种植体骨结合、骨成熟度及并发症方面方面效果相同。此外,原位组织工程植骨虽然省时和(或)不需要两位术者或助手,在手术成本与自体骨的差异却没有统计学意义。
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表1 上颌骨垂直骨增量术

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仅需水平向牙槽嵴增量的技术改进

仅需要水平向牙槽嵴增量而不需要垂直向增量的刃状牙槽嵴(在临床上)很常见[图4],这种骨增量需要用到另一种原位组织工程植骨技术,应用皮质-松质(复合)同种异体骨块,经过一定形态修整后与缺损部位有最大面积的接触,同时获得期望的水平向增量。
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图4 下颌无牙颌刃状牙槽嵴

同样的,受植区应该用球钻打磨粗糙。皮质-松质(复合)同种异体骨骨块多孔的一面由激活的PRP渗透,再覆盖一层双层rhBMP-2/ACS[图5]。将有胶原膜的那一面与宿主骨面接触,用2颗1.5mm直径的钛拉力钉固定移植骨块[图6]。

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图5 同种异体骨块就位前 rhBMP-2/ACS包裹的松质骨面

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图6 rhBMP-2/ACS位于宿主牙槽嵴与同种异体骨块松质骨骨面之间,拉力螺钉技术双螺钉固定

这种植骨方式可以确保同种异体骨块与宿主骨完全融合,减少了骨块的体积收缩。再次打开术区可以发现螺丝钉的头端高出原始骨面,移植骨块的边缘变圆钝,移植骨块发生了重塑[图7],种植体位点预备时可以发现移植骨块有出血现象,说明骨块已经血管化。

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图7 再次暴露植骨区见完全成骨

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结论

在骨缺损区域直接利用患者自己的细胞结合安全有效的信号分子和基质(支架材料)进行引导骨再生,是一种简单的骨增量方法,几乎所有的牙科医生经过外科培训后都可以掌握。这种原位组织工程给患者带来了可预期的骨再生效果和可用的种植位点,明显降低了自体骨取骨的必要性及其固有的风险。



[1].Marx RE.Application of tissue engineering principles to clinical practice in tissue engineering//Lynch SE,Marx RE,et al.Tissue Engineering.Chicago IL:Quintessence Publishing,2008:47-63

[2].Spector M.Basic principles of scaffolds in tissue engineering//Lynch SE,Marx RE,Nevies M,et al.Tissue Engineering.Chicago IL:Quintessence Publishing,2008-26-35

[3].Sander FK,Suuronen R.Combing adipose derived stem cells,resorbable scaffolds and growth factors.An overview of tissue engineering. J Can Dent Assoc,2008,74(2):167-170

[4].Podor TJ,Cambell S,Chindemi P,et al.Incorporation of vitronectin into fibrin clots.Evidence for a blinding interaction between virtronectin and gamma A/gamma’fibrinogen.J Biol Chem,20002,266(9):7520-7528

[5].Marx RE,Carlson ER,Eichstadt RM,et al.Platel rich plasma:growth factors enhancement for bone grafts.Oral Surg,Oral Med,Orla Pathol,Oral Radiol,Endod,1998,85:638-646

[6].Marx RE,Armentano L,Olivera A,et al.rhBMP-2/ACS grafts(vs) autogenous cancellous marrow grafts of large vertical.Oral Craniofac Tissue Eng,2011,1(1):33-41

[7].Martin RB,Burr DB,Sharkey NA.Sketeletal biology//Martin RG,Burr DB,Sharkey NA.Skeletal Tissue Mechanics.New York:Springer-Verlag,1998:-29-78

[8].Theis RS,Bauduy M,Ashton BA.Recombinant human bone morphogeneitic protein-2 induces osteoblastic differentiation in W-20-17 stromal cells.Endocri-nology,1992,130:1318-1324

[9].Hollinger JO,Buck DC,Brudes S,BIOLOGY OF BONE healing.Its impact on clinical therapy//Lynch SB,Genco R,Marx RE.Tissue Engineering Applications in Maxillofacial Surgery and Periodontics .Chicago IL:Quintessence Pudblishing,1999,107:50-54

原文出处

Rutkowski JL. Vertical Alveolar Ridge Augmentation in Implant Dentistry: A Surgical Manual and Horizontal Alveolar Ridge Augmentation in Implant Dentistry: A Surgical Manual. Tolstunov L, ed. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, Inc. Hoboken, New Jersey. J Oral Implantol. 2016 Dec;42(6):518. doi: 10.1563/aaid-joi-D-Review.4206. PMID: 28002717.:

(美) 托尔斯图诺夫 Tolstunov, Lee.口腔种植之垂直骨增量[M].世界图书出版公司,2021.324-331

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  往期文章链接


1部分脱钙同种异体骨在牙槽嵴保存中的应用依据

2不同骨移植材料在拔牙位点保存中的应用研究

3同种异体骨更适合与种植体形成稳定骨整合

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