自体牙骨移植材料的研究进展与临床应用

刘 鹏 周延民

(吉林大学口腔医院口腔种植中心，吉林 长春 130021)

自体牙骨移植材料的研究进展与临床应用

刘 鹏 周延民

(吉林大学口腔医院口腔种植中心，吉林 长春 130021)

骨移植；骨移植材料；自体骨移植；自体牙；牙槽骨缺损

中国人口老龄化的高峰即将到来，据统计，2015年60岁及以上人口达到2.22亿，占总人口的16.15%。预计到2020年，老年人口达到2.48亿，老龄化水平达到17.17%〔1〕。老年患者群体日渐庞大，老年人因牙体牙周疾病致大范围缺牙者多。缺牙致使牙槽骨吸收而发生牙槽嵴高度消失、上下牙弓比例失衡。老年人因颌骨肿瘤手术造成的颌骨缺失，对种植修复造成不良效果。骨移植材料目前已在拔牙位点保存术、牙槽嵴骨增量术和上颌窦底提升术中得到广泛应用，尤其对骨量缺失严重的老年患者效果突出。骨移植材料包括自体骨、同种异体骨、异种骨和异体骨，但最理想的移植材料是自体骨。自上世纪60年代Yeomans等〔2〕建立了骨诱导理论以来，各国学者对于和骨骼有相似化学组成的牙齿是否具有诱导能力产生了浓厚兴趣。很多学者〔2～4〕开展了使用牙齿开发骨移植材料的实验，并从早期以动物实验为主而产生的牙灰(tooth-ash)，发展到近年出现的新型骨移植材料自体牙骨粉(AutoBT)及自体牙骨块(ABTB)。自体牙骨移植材料在2008年于韩国实现商业化运营，并且在韩国、日本广泛应用于临床治疗当中。

1 自体牙骨移植材料的产生和发展

牙齿的化学成分与骨骼非常相似，牙釉质中总无机物含量为95%，有机物含量为0.6%，水占总含量的4%。而在牙质中，无机物含量为70%～75%，有机物含量为20%，水占10%。在牙槽骨中，无机物、有机物和水含量分别约占65%、25%和10%。存在于牙本质中约90%的有机材料由胶原纤维(主要是I型胶原)组成，并且这些纤维在钙化中起重要作用。剩余的有机组分由非胶原蛋白、碳水化合物、脂质、柠檬酸盐、乳酸盐等组成〔1〕。

Yeomans等〔2〕于上世纪60年代发现并证明牙本质可促进软骨化与骨改建。1970年Huggins等〔3〕发表了以猪、小鼠和裸鼠牙本质基质的软骨和骨诱导实验。1986年Inoue等〔4〕发表了裸鼠DDM的骨诱导能力。Reddi〔5〕研究脱矿骨基质和非脱矿骨基质的骨诱导能力，并报道了脱矿骨基质增强了骨诱导能力。Yasaku〔6〕证实了牙本质中的无机物质有干扰骨诱导的能力，并且脱矿牙本质(DDM)在骨诱导能力的表达中起重要作用。关于DDM基质，大量实验已证明存在Ⅰ型胶原和各种生长因子，包括诱导骨和软骨的骨形成蛋白(BMP)和涉及钙化的非胶原蛋白例如骨钙蛋白和骨粘连蛋白。适当的脱矿而不破坏Ⅰ型胶原、生长因子和非胶原蛋白，使得DDM基质可以维持骨诱导愈合能力〔7〕。Kim等〔8〕报道6例骨引导再生术中，DDM基质粉末逐渐被吸收，并被新形成的骨和血管所取代。Tazaki等〔9〕在种植牙周围直接植入DDM基质，术后12个月X线检查牙周间隙和硬骨膜，并建议保存自体DDM基质作为胶原生物材料。这均证明DDM基质具有骨诱导能力和良好的生物相容性，是自体骨移植材料的较好选择。

在牙本质及牙骨质中Ⅰ型胶原占90%，其余由非胶原蛋白、生物聚合物、脂质、柠檬酸盐、乳酸盐等组成。非胶原蛋白包括磷酸蛋白、唾液蛋白、糖蛋白、蛋白聚糖、BMP等。它们可以起到促进骨吸收和骨形成的作用〔10〕。牙本质基质已被证明具有骨诱导能力和富含骨形成蛋白，有机成分占牙本质重量的约20%，并且主要由Ⅰ型胶原组成。此外已证明BMP可以促进软骨和骨形成，将未分化的间充质干细胞分化为软骨细胞和成骨细胞〔11〕。已有学者证实牙本质中的非胶原蛋白如骨钙蛋白、骨粘连蛋白、磷蛋白和唾液蛋白参与骨的钙化过程。Bessho等〔12〕通过动物实验发现牙本质基质衍生的BMP与骨基质衍生的BMP不同，但它们非常相似，即两种类型的BMP在体内表现出相同的作用。Boden等〔13〕发现LIM矿化蛋白(LMP)-1是成骨细胞分化和成熟及骨形成的正调节因素。当单独使用BMP时，因其扩散迅速需要大量BMP来实现预期的骨诱导目标，因此需要与适当的载体结合。对于应用自体牙骨移植材料，矿化牙本质小管及其中的BMP与未变性的生长因子可以有效解决此问题。

人类牙齿的每一部分呈现不同的Ca/P比，冠部主要由釉质组成Ca/P=1.75，根部由牙本质和牙骨质组成Ca/P=1.32。当用于自体牙骨移植材料时，冠部和根部的愈合速率和机制可能不同。牙冠由具有相对高结晶度的羟基磷灰石(hydroxyapatite HA)组成，X射线衍射分析的结果显示出了HA之外的磷酸三钙(TCP)。定量X射线衍射分析结果显示HA占88.2%，TCP占11.8%。牙根与牙冠类似，但牙根中的XRD峰比冠更宽，表明根的结晶度低，与牙槽骨的理化特性接近〔14〕。自体牙骨移植材料结晶度高，其颗粒粒径大，磷灰石在体内几乎不降解且骨传导能力低，低结晶碳酸磷灰石具有高效的骨传导能力〔15〕。

Gonshor等〔16〕报道了同种异体移植物在平均3.7个月的愈合期后，包含天然间充质干细胞和骨祖细胞移植组的同种异体移植细胞骨基质(ACBM)显示，含骨髓间充质干细胞和骨祖细胞移植组活骨质含量为(32.5±6.8)%，残留移植物含量为(4.9±2.4)%；常规同种异体移植组活检骨含量为(18.3±10.6)%，残留移植物含量为(25.8±13.4)%。近年有学者对上颌窦植骨术的有限性进行研究，将对照组移植Bio-Oss，实验组移植AutoBT粉末， 进行临床和影像学检查，以便比较组间窦腔内的移植材料，结果显示窦壁厚度在两种移植材料中相似，两组之间在CT、microCT及组织形态计量分析上没有显著差异，尽管差异没有统计学意义，但AutoBT组(31.07%)的新骨形成比Bio-Oss组(26.49%)更高〔17〕。

2 自体牙骨移植材料的临床应用现状

自体牙骨移植材料技术的出现为患者应用自体牙制作骨移植材料成为可能。韩国牙齿银行(KTB)于2009年在首尔成立，KTB可以储存至患者拔除的牙齿，然后将其加工成骨移植材料并储存至患者需要时。另一个位于首尔国立大学邦唐医院(SNUBH)的医院牙齿银行(HTB)成立于2010年，用于根据实验和临床研究提供自体牙骨移植材料的储存和移植。KTB储存时间达2年9个月的自体牙骨移植材料与刚制备的自体牙骨移植材料对比时，未见牙本质基质异常变化，表明经制备后的粉状与块状自体牙骨移植材料适合于室温下长期贮存，同时也预计DDM可在液氮中储存超过10年〔18〕。

自体牙骨移植材料应用的前提是提取患者自体牙作为制备骨移植材料的原料，因此自体牙骨移植材料的应用会受到患者自身情况的限制。为了解决自体牙骨移植材料的数量限 制和使用，近年来已经提出了家族性牙骨移植材料。家族性牙齿骨移植是比自体牙齿骨移植更先进的方法，它具有以下优点：家族成员的牙齿用作骨移植材料，遗传组成相同，并且可以将潜在的遗传风险和感染风险降至最低。据报道，如果组织相容性抗原(H抗原)是匹配的，则在父母与子女之间和兄弟姐妹之间的同种异体移植治疗中，特异性免疫反应延迟或降低。Kim等〔19〕报道了5例在9～11岁正畸治疗儿童的牙齿移植到他们父母或兄弟姐妹并得到良好的效果。直系亲属牙骨移植中的遗传物质不是100%相同的，但自体牙骨移植材料制备过程中脱钙和冻干几乎消除了免疫排斥的风险〔20〕。Kim〔21〕运用提取自患者儿子已拔除的智齿制备的自体牙骨块包裹种植体植入患者上颌窦已获得初期稳定性及弥补骨缺损，并获得了很好的效果。“牙齿银行”的运营以及诸多临床研究和报告支持了自体牙骨移植材料的有效性，有望应用家族成员的牙齿作为其老年成员的骨移植材料，以降低感染排斥的风险。

近年来有学者将自体牙骨移植材料应用于牙槽脊位点保存技术中，同时与去蛋白无机牛骨(DBBM)及同种异体脱钙冻干骨(DFDBF)相比较。在临床与动物实验中所获得结论并不一致，其原因可能在于对不同替代骨材料处理及储存方式不同以及实验样本量小、周期短，骨形态学测量方法有局限性，诸多结论对于临床指导意义有待深入研究〔22～25〕。而各国学者在处理自体牙骨移植材料的方法上也在试探性加以改进，出现了类似autogenous fresh demineralized tooth(Auto-FDT)等，其临床实验中结合不同膜材料及联合钛片的应用，在短期随访中证明了其对拔牙位点保存的优越性，然而样本量严重不足且未得到长期随访的结果，因此将来有必要进一步探究其可靠性〔26～32〕。

口腔疾病已经成为了影响我国老年人生活质量的主要问题之一，正常人的骨峰值，男性在35～40岁，女性在30～35岁，随着年龄增长骨密度逐渐下降，这与机体生理功能变化，骨代谢相关激素如VitD3、甲状旁腺激素、降钙素及雌激素和睾酮变化致骨平衡失调有关。自体牙骨移植材料是重建硬组织的理想材料，其良好的生物相容性、骨诱导能力使其已被广泛应用于临床治疗中，在对于老年口腔疾病患者实施治疗的过程中更值得推广应用。但自体牙骨移植材料因制备方法及使用形态多变，致使其中的成分及含量差异较大，因此对其成骨效果的影响还需研究，与其他骨替代材料的联合应用还需深入研究。

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〔2016-09-18修回〕

(编辑 曲 莉)

周延民(1963-)，男，教授，博士，主要从事种植义齿的材料学研究。

刘 鹏(1992-)，男，硕士，主要从事种植义齿的材料学研究。

R787

A

1005-9202(2017)11-2858-03；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.11.112