使用人工骨替代材料进行上颌窦提升的人体
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摘要
目的：这项人体解剖病例研究使用人工骨替代材料进行上颌窦提升并同期植入种植体，旨在描述6年后的组织学和微型计算机断层扫描（micro-CT）结果。
材料和方法：该报告基于一名62岁因膀胱癌死亡的男性遗体捐献者。在捐赠尸体前6年行种植手术，并使用双相磷酸钙和自体骨的混合物进行双侧上颌窦提升。从尸体上轻轻取出含有种植体的上颌窦区域，并使用高分辨率的micro-CT进行扫描。将样品切片，制备未脱钙的组织玻片并用苏木精-伊红（H-E）染色。
结果：观察到种植体成功实现骨结合，提升骨量定义为窦底到种植体根方的部分。横断面micro-CT显示，骨替代颗粒包埋在不透射线的矿化组织中，在种植体周围呈骨小梁样式。组织学分析显示，成熟层状骨围绕在剩余骨替代颗粒周围，而在提升区域和种植体周围有排列良好的骨髓间隙。
结论：这项人体解剖研究从组织学上证实，使用双相磷酸钙进行上颌窦提升和同期种植体植入后，成功的骨形成的存在和长期的体积稳定性。
关键词：骨替代物，病例报告，牙种植体，组织形态学，上颌窦提升。
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介绍
上颌窦提升术用于在含有气腔的上颌后牙区种植时以增加骨量（Boyne＆James，;Pjetursson，Thoma，Jung，Zwahlen，＆Zembic，）。根据骨增量的入路，该技术一般分为两种类型——侧壁开窗法和穿牙槽嵴顶法。正如Boyne和James所描述，侧壁开窗法进行上颌窦提升建议用于剩余牙槽嵴高度5mm的部位（Jensen＆Terheyden，）。侧壁开窗上颌窦提升法可在直视下剥离窦膜，并能直接选用合适的器械。
利用穿牙槽嵴顶法进行上颌窦提升是一种更简单的方法，可以与种植手术同时进行，并且需要更少的生物植入材料。穿牙槽嵴顶提升上颌窦专业器械的发展，促进了其临床应用。然而，这种技术的使用也会增加窦膜穿孔的风险，从而限制了提升量。
最近引入了一种改良的上颌窦提升方法，利用侧壁开窗法和穿牙槽嵴顶法的特定优势进行上颌窦提升（Jung等，）。这些作者提出了一种混合技术，该技术基于骨凿提升上颌窦窦底进行骨增量，并与一个小的侧向通路相结合，用于分离种植体植入位置周围的窦膜。另一项最新研究表明，对60例患者行该混合技术8年后的结果可见，平均垂直骨增量为8.3mm，窦膜穿孔率为4.5％（Hong等，）。该穿孔率与应用传统上颌窦提升方法时的发生率相当：穿牙槽嵴顶法为3.8％，侧壁开窗法为8.6％（Pjetursson＆Lang，;Schwarz等，）。
使用人工骨替代材料进行上颌窦提升的组织学分析已经应用于在各种临床前体内研究和临床研究（Kim等，;Lim，Zhang，Lee，Jung，＆Choi，）。然而据我们所知，尚未见报道有包括牙种植体在内的整个提升窦腔的人体解剖研究。本研究中使用的样本来自患者捐献的尸检标本，这为评估人工骨替代材料的骨传导性和体积稳定性的长期结果提供了难得的机会。
这项人体解剖案例的研究旨在描述使用混合技术进行上颌窦提升手术和种植体植入的组织学和微型计算机断层扫描结果。
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材料与方法
这项研究得益于一名62岁因膀胱癌死于延世大学的男性遗体捐献者。该研究经延世大学机构审查委员会批准（批准号：2--）。本病例报告是根据CARE检查清单的指导方针编写的（Gagnier等，）。
2.1手术和修复过程
由于牙周炎，患者双侧上颌第一和第二磨牙被拔除（图1）。经过3个月的愈合期，micro-CT示双侧上颌后牙缺牙区牙槽嵴垂直骨高度不足（2-3mm）。由于在整个右侧上颌窦中观察到不透射的浑浊影像，因此在进行上颌窦提升术之前将患者转介给耳鼻喉科医师进行治疗。用混合技术进行左侧上颌窦提升及种植体植入，1个月后，确认右侧上颌窦疾病治疗成功，进行右侧手术。
图1：手术过程和修复体的临床照片，和同期的右侧（a和b）及左侧（c和d）上颌后牙区域X线片。预备最小尺寸的直行沟槽以剥离提升上颌窦底粘膜，并且通过牙槽嵴上的预备窝洞（[a]和[d]中的两个上图）进行植骨和种植体植入。在上颌窦提升4-5个月后，种植体周围软组织健康时（[a]和[d]中的两个下图），戴入最终修复体。一系列全景片显示，在两个区域维持提升的骨量和稳定的种植体周边骨水平超过5.5年（b和c）。
混合技术使用先前描述的方案进行（Jung等，）。简而言之就是，在窦底水平预备最小尺寸的直行沟槽，在种植位点及相邻区域从骨性窦底剥离提升上颌窦底粘膜。用骨膜剥离器或窦提升器械保护窦膜，逐级备洞并穿透窦底。将人工骨替代材料（双相磷酸钙[BCP];MBCP，Biomatlante，Vigneux-de-Bretagne，France）和取自上颌骨结节的自体骨混合，经预备好的窝洞，从种植体植入部位将该混合物植入到提升的窦膜和骨性窦底之间的空间。两个标准的组织水平种植体和两个软组织水平锥柱状种植体（Straumann，瑞士巴塞尔）被植入在右侧和左侧后牙区域，且最终扭矩分别为20和30Ncm。
在左、右侧使用混合技术提升上颌窦分别为3个月和4个月后，暴露种植体，连接愈合基台。种植手术后5个月，戴入最终修复体。从使用混合技术到最终修复体负载，所有部位均恢复正常，且在6年内没有任何炎症或病理性骨吸收等并发症。
2.2微型计算机断层扫描和组织学观察
所有的上颌窦和种植位点均从尸体中切下，并将所有的修复体拆除。对每个样品以35μm的分辨率（使用kV和μA）进行micro-CT（SkyScan，Bruker-CT，Kontich，Belgium）扫描，再使用OnDemand3D软件（Cybermed，Seoul，SouthKorea）对扫描数据进行重建，存储在DICOM（医学数字成像和通信）格式中。
组织学分析的切片是通过将块状标本嵌入甲基丙烯酸酯中制成的，然后首先用金刚石锯（Exakt，Apparatebau，Norderstedt，Germany）在近远中平面上切开。每个标本沿近远中向切开，以便将所有植入的种植体包含在一个切片中，然后沿着每个种植体中线在颊舌方向切割样本的两个分离的部分。所有切片的最终厚度为50μm，并用H-E染色。
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结果
3.1临床观察
从上颌窦腔角度透过窦膜进行大体观察，可以看到两个穹隆状隆起及明显的骨替代物颗粒（图2）。双侧提升的穹隆均为低凹处所分隔。双侧的上颌窦粘膜均表现为健康的粘膜状态，没有任何病变，如增厚，潴留囊肿或脓液形成。左侧第二磨牙区域显示有更少量的颗粒和明显的种植体根尖。
图2：来自捐献的尸体，含有种植体的上颌窦组织的临床照片。通过窦膜看到的上颌窦腔的视图显示了，在每侧上颌窦中具有两个穹隆状提升区域，并且可见清晰的植入颗粒（a和b）。与最终修复体戴入时的临床照片（图1a和d）相比，在双侧（c-f）的种植体周围均存在轻微的粘膜退缩。
3.2射线观察
横截面视图显示了双侧上颌窦的穹隆形提升区域，种植体根方区域的提升略高于相邻区域（图3a，d）。在双侧上颌窦均观察到大量新形成的骨，并且所有的种植体都被成熟的再生骨包围，其中包括骨髓的骨小梁模式和剩余的骨替代颗粒（图3b，e）。原始窦底与新形成的骨之间难以分辨。剩余颗粒在提升的区域内不规则地散布，部分无颗粒的骨髓区域明显，特别是在种植体之间。然而，无论新形成的骨和剩余颗粒在窦腔中位置如何，似乎都能很好地混合。在双侧上颌骨的每个种植体周围，都有少量边缘性骨丧失。
图3：右侧（a-c）和左（d-f）侧上颌窦的micro-CT扫描图。矢状面（a和d），全景片（b和e）和冠状面（c和f）横截面视图，显示窦提升区域内新形成的成熟骨，其中骨髓区中的小梁样式与相邻的原始骨区域相似。新形成的骨和剩余生物材料颗粒三维地包围在种植体的所有表面。剩余的生物材料颗粒并非均匀地散布在窦提升空间内。在剩余生物材料集中的区域中，由于剩余颗粒浸入骨髓空间，因此放射影像可见明显的密度增加。
3.3组织学观察
所有种植体的牙龈边缘为与种植体颈部水平相同水平或或下方不超过1mm处，健康的周围结缔组织和胶原纤维平行排列于种植体表面。上颌窦粘膜完好无损，双侧窦内均无炎症迹象（图4a，b）。在提升区域内，观察到大量的新骨形成，和明显的具有分散的骨替代颗粒的小梁样式的板层骨。大部分剩余的骨替代颗粒直接与新形成的骨相连。骨重建过程似乎已经完成，没有破骨细胞或成骨细胞活跃的痕迹（图4c，d，e，f）。然而，尽管在提升区域中具有颗粒的新形成骨的密度与没有颗粒的区域中的密度相当，但是最终颗粒并不均匀分布在提升区域中。大多数种植体表面覆盖有再生骨组织，即使在骨髓区域，表面也覆盖有薄层骨。在左上颌第二磨牙的种植体根尖的表面（其接触窦膜）也在组织学切片上发现覆盖有薄层骨。无论骨替代颗粒是否存在，整个提升区都可以观察到具有骨单位和层状结构的成熟骨（图5,6）。一些颗粒被窦膜包裹，但这些与炎症反应无关，并且似乎不影响邻近区域新骨的形成（图7）。
图4：切开的上颌窦组织学切片全景。双侧上颌窦（a和b）的近远中向切片视图显示，整个窦提升区充满成熟的再生骨组织，种植体周围有稳定的粘膜组织。四个种植体的颊腭向切片（c-f）也显示出类似于近远中向切片的模式。样品内空的空间是由于制备近远中组织切片的方法产生的。比例尺=2毫米。m，近中；d，远中；b，颊侧；p，腭侧。
图5：光学显微镜（a和c）和偏振光（b和d）观察剩余牙槽嵴区域（a和b）和窦提升区（c和d）。无论是否存在剩余的生物材料颗粒，在之前存在的牙槽嵴和窦提升区域中都可以明显看到骨单位和板层骨。（a）和（b）来自同一位点并且放大倍数相同，（c）和（d）也是这样。（H-E染色，原始放大倍数x40）
图6：低倍率（a和b；原始放大倍数x40）和高倍率（c和d；原始放大倍数x）提升区域的视图显示直接接触骨组织的成熟骨和剩余颗粒（星号）。偏振光视图（b和d）也显示，不论是否有剩余生物材料颗粒的侵入，再生骨组织表现出高度板层状结构。
图7：高倍率（a和b；原始放大倍数x）和偏振光（c；原始放大倍数x40）可以观察窦膜中剩余的生物材料颗粒）
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讨论
该人体解剖病例报告描述了通过应用一项混合技术，使用BCP和自体骨的混合物提升上颌窦，后期进行尸体解剖，获得的micro-CT扫描和组织学结果。本研究中使用的BCP在6年愈合期内表现出良好的骨传导性和充分的骨再生。
在许多先前的临床前和临床研究中已经评估了在上颌窦提升中，使用不同比例的BCP与磷酸三钙（TCP）时空间的稳定性（Frenken等，;deLange等，;Ohe等，）。大多数使用影像学分析的临床研究发现，体积随着时间的推移而降低，主要是在最初愈合期间（Shanbhag，Shanbhag，＆Stavropoulos，）。根据最近的一项随机对照研究，15％-18％的BCP和40％的TCP（如本研究所用）在6个月后已被吸收（Kuhl等，）。尽管植入体积最初缩小，但目前的人体解剖研究证实，植入体积可维持6年以上，并在上颌窦内有丰富的骨再生。这与之前的临床前体内研究结果一致，即无论TCP比例如何，在兔的上颌窦提升模型中，BCP均表现出骨传导性和长期空间稳定性（Lim，Hong，Lee，Jung，＆Choi，）。同样，Cha等（）在回顾性临床研究中发现，1年后随访可见BCP植入物高度再吸收仅为0.79-1.00mm。
（Jensen＆Terheyden，）建议在选择最佳上颌窦提升方案时使用决策树，并建议在牙槽嵴高度3mm的情况时进行双阶段的侧壁开窗法提升上颌窦。虽然本研究中的两个位点均显示剩余牙槽嵴高度为2mm，但应用单阶段的混合技术，且在两侧上颌窦愈合3或4个月即允许负载。虽然右侧和左侧植入扭矩较小，仅分别为20和30Ncm，但Periotest值分别为-5到-3，达到了临床上有利的稳定性。组织学分析显示，即使在骨髓区域，所有种植体的表面几乎完全被新形成的骨覆盖。这些发现提供了关于在上颌窦提升中使用单阶段方案的关键科学证据，特别是当使用混合技术时。
左右两侧上颌窦的影像学仅有轻微差异，但剩余骨替代物位置不同其组织学表现也明显不同。在左侧上颌窦牙槽嵴的颊面和牙槽嵴顶附近观察到剩余颗粒，但右侧没有。这种差异可能是由于左侧的植入材料可通过侧方开窗处跑出，尽管开窗处覆盖有胶原膜。此外，目前的组织学分析显示剩余骨替代颗粒分布不均匀，在左侧的上部区域和右侧的下部区域中几乎没有明显的颗粒。与剩余颗粒集中的区域相比，这些区域包含更大的骨髓空间，但在两个区域中均可观察到成熟的骨结构（骨单位和层状结构）。剩余的生物材料可能不会影响提升处骨组织的成熟，并且由于骨髓空间减少，在生物材料集中区域的骨密度可能会增加。这与之前对超过10年的上颌窦提升术后环钻取出的活检组织学结果一致（Mordenfeld，Albrektsson，＆Hallman，）。因此，上颌窦提升术选择生物材料时，可吸收性似乎不是一个需要考虑的标准。
文献中仅有少量关于使用BCP进行上颌窦提升，并且愈合时间较长的人体组织学病例报告。大多数先前的研究使用了环钻活检技术，其愈合时间为1年，相对较短，并且有成功的结果（Bouwman，Bravenboer，Frenken，TenBruggenkate，＆Schulten，;Mangano等，;Ohayon，）。Friedmann，Dard，Kleber，Bernimoulin和Bosshardt（）发表了从用BCP提升的部位获得且最短愈合期为6个月的11例人体活检样本的组织学观察结果。他们证明，BCP颗粒经常被新形成的骨桥联，并且在所有活检样本中有更多的新骨靠近剩余骨。这些结果与本研究的结果一致，因此认为剩余的BCP和成熟骨可以在很长的愈合期内得以保持。
该解剖报告证明，即使在不佳条件下（估计剩余牙槽嵴高度为2mm和3-4个月的较短愈合时间），因BCP有良好的骨传导性和使用混合技术提升上颌窦，也能成功进行骨形成和完全的骨结合。然而，影像学和组织学结果仅来自于一个受试者，因此应该对其进行保守解读或结合考虑其他研究的结果。
翻译：孙丹妮审校：陈苏林
本文译自：LeeJS,ChaJK,ThomaDS,etal.Reportofahumanautopsycaseinmaxillarysinusesaugmentedusingasyntheticbonesubstitute:Micro‐中科白癜风白癜风会诊活动
