无机骨材料对上颌窦提升术后骨再生的影响*

赵 晶 周新文 章 涛 刘洪飞 徐 辉

上颌后牙区由于其特殊的解剖结构，如上颌窦底过低、牙槽骨高度不足、骨质疏松等原因，常常缺乏足够的骨量支持种植体，限制了上颌后牙区域种植手术的开展，临床上常采用上颌窦提升术解决这一问题[1,2]。

上颌窦提升术的成功与否与扩增区域的新生骨量密切相关。由于上颌窦位于上颌骨内，并通过上颌窦裂孔与鼻腔相通，呼吸运动可以造成上颌窦及鼻腔内的气压变化，吸气时上颌窦内存在负压作用[3,4],进而可能对扩增区域的骨再生产生影响，因此了解上颌窦提升术术后新生骨的改建过程十分必要。本实验对兔进行了模拟上颌窦提升术，并对术后新生骨的改建过程及破骨细胞的分布情况进行观察，探讨无机骨材料填充对上颌窦提升术后骨再生的影响。

1.材料方法

1.1 动物分组及模拟上颌窦提升术 选用成年雄性日本大耳白兔8只，体重约3.0kg。随机分为2组，每组四只。2%戊巴比妥钠1.2ml/kg经耳缘静脉注射。全身麻醉成功后，鼻部脱毛备皮，常规消毒。在兔鼻骨处做一个长度约为2.0cm垂直切口，切开皮肤和皮下组织，剥离骨膜直至充分暴露兔鼻骨及鼻切骨缝。在无菌生理盐水冷却下，用小球钻在鼻骨左右两侧形成大约1.0cm×0.5cm椭圆形开窗，开窗时注意避免损伤窦黏膜。使用黏膜剥离器仔细分离窦黏膜，将其自窦底壁和侧壁抬高，形成容纳移植材料的空间。实验侧植入无机骨材料(日本东北大学大学院齿学研究所制备)，对照侧则不植入材料，仅使血凝块充满扩增空间。在开窗处表面覆盖可吸收Bio-Gide胶原膜(Geistlich盖氏制药公司，瑞士)，以阻止周围纤维结缔组织的长入。骨膜及皮肤完全复位后严密缝合。

1.2 标本制备及组织学观察 分别在术后4周和8周处死动物。经4%多聚甲醛灌流后，取得手术区域的组织块。将标本在4%多聚甲醛中固定24小时，然后置于10%EDTA液内脱钙。沿纵轴将标本切开，常规梯度乙醇脱水，石蜡包埋，制备厚度为3μm的连续石蜡切片。HE染色，在显微镜下进行组织学观察。

1.3 TRAP染色 取各组切片，常规脱蜡水化，梯度酒精脱水，酒石酸盐缓冲液孵育标本20 min，TRAP染色液孵育15min，流水冲洗3min，甲基绿复染5min，冲洗，中性树胶封片。

1.4 组织形态测量学分析 每组切片各随机选取5张，在显微镜下观察组织学形态，并运用IDA-2000医学图像分析系统进行组织形态测量学分析。每个标本需测量以下项目：窦底提升高度(即扩增空间的最大高度，以mm表示)、新生骨面积比(新生骨面积与全部测量面积之比)及破骨细胞数量。

1.5 统计学处理 所有数据以均数±标准差表示，使用SPSS11.5统计分析软件进行方差分析和t检验。检验水准以P＜0.05具有统计学意义。

2.结果

2.1 组织学观察

2.1.1 术后4周 实验组扩增区域呈凸出状。新生骨自窦腔周围骨壁及窦黏膜侧开始形成，并沿移植无机骨颗粒向扩增区域中心生长(图1A)。扩增区域内部及靠近窦黏膜处的新生骨表面可见少量TRAP染色的破骨细胞(图1B,C)。

对照组扩增区域呈凹陷状，小梁状编织骨自上颌窦窦腔周围骨壁和窦黏膜侧开始形成，并逐渐向扩增区域中心生长。扩增区域未见血凝块残余，无明显炎症反应(图1D)。扩增区内部新生骨表面可见少量TRAP染色的破骨细胞(图1E)。在靠近扩增区窦黏膜侧的新生骨表面可见大量破骨细胞(图1F)。

2.1.2 术后8周 实验组扩增区域仍呈凸出状，扩增空间内充满新生骨和无机骨颗粒(图2A)。扩增区域内部及靠近窦黏膜处的新生骨表面可见少量TRAP染色的破骨细胞(图2B,C)。

对照组扩增区域的凹陷进一步加深，扩增空间内充满板层骨和脂肪组织，在窦腔周围骨壁及窦黏膜侧可见连续皮质骨(图2D)。在扩增区内及靠近窦黏膜处的新生骨表面可见少量TRAP染色的破骨细胞(图 2E，F)。

2.2 组织形态测量学分析

2.2.1 窦底提升高度 术后4周至8周，对照组窦底提升高度显著下降(P＜0.001)，而实验组窦底提升高度无明显改变。实验组窦底提升高度显著大于对照组 (P＜0.001)(图3)。

2.2.2 新生骨面积比 术后4周至8周，实验组新生骨面积明显增加(P＜0.001)，而对照组新生骨面积比显著下降(P＜0.01)。术后8周时实验组新生骨面积比对照组明显增加(P＜0.01)(图4)。

2.2.3 破骨细胞数量 术后4周至8周，对照组在窦黏膜侧新生骨表面(P＜0.001)和扩增区域内部(P＜0.01)的破骨细胞数量均较实验组明显增多。术后4周时，对照组在窦黏膜侧新生骨表面的破骨细胞数量较扩增区域内部明显增多(P＜0.001)，而实验组在两个部位的破骨细胞数量无明显差异(图 5)。

3.讨论

上颌窦提升术的目的是为上颌窦下方的种植区提供额外骨量，以确保种植体有足够的骨组织支持。兔的上颌窦解剖结构与人类相似，因此本研究采用兔动物模型来探讨无机骨材料对上颌窦提升术后骨改建的影响[5]。

上颌窦通过上颌窦裂孔与鼻腔相通，因此呼吸运动可以影响到上颌窦及鼻腔内的气压变化[3,4,6]。日本学者浅井澄人将凝血块移植入兔上颌窦提升术扩增区域内，并在实验组使用明胶海绵堵塞兔上颌窦裂孔，以改变上颌窦及鼻腔内的压力，进而观察上颌窦提升术后扩增区域的骨改建情况。其结果显示，上颌窦裂孔堵塞组新生骨的成骨速度和质量明显优于未堵塞组，证明空气压力能够影响到扩增区域的骨改建[6]。

血凝块内含有多种内源性细胞生长因子，在骨组织再生过程中发挥重要作用。本研究利用浅井先生建立的兔上颌窦提升术动物模型，在对照组将血凝块植入上颌窦提升术后扩增区域内，对扩增区域内破骨细胞的分布情况进行了研究。实验结果显示，对照组上颌窦窦黏膜侧新生骨表面的破骨细胞数量较扩增区域内部明显增多。骨组织的改建与外力有着密切关系。在生理情况下，骨改建过程既包括骨的沉积，也包括骨吸收，二者处于平衡状态。在受到压应力的部位破骨细胞活跃，发生骨吸收；而在受到拉应力的部位成骨细胞活跃，出现骨增生。作者推测上颌窦内存在的空气压力导致窦黏膜侧破骨细胞功能活跃，进而加快了新生骨的吸收。对照组上颌窦提升术扩增区域内血凝块缺乏足够强度，无法抵御外界压力，从而导致部分扩增区域的丧失。

目前用于上颌窦提升术的植入材料种类繁多，较常用的有自体骨、异体骨、人工骨合成材料及各种材料的混合物[7-9]。每种移植材料各有其优缺点，采用何种移植材料应考虑到上颌窦特殊的解剖结构。本研究中实验组所使用的无机骨材料是一种具有骨传导作用的骨移植材料，其组成成分与人骨组织相似，并具有足够的强度，能够为骨细胞的长入提供支架[7,10]。以无机骨颗粒作为上颌窦扩增区域的植入材料，结果显示无机骨颗粒能够引导新骨长入，破骨细胞在窦黏膜侧和扩增区域内部新生骨表面的分布无明显差异，同时窦底提升高度也得到了有效地维持。作者推论在上颌窦提升术中使用无机骨填充材料具有良好的骨重建效果，并可抵抗上颌窦内的空气压力，是解决上颌后牙区骨量不足患者进行种植义齿修复的一种有效方法。

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