國產牛煅燒骨填充材料用于拔牙窩位點保存及種植骨增量的臨床效果評價

梁佳越，王文雪，金杭穎，李金龍，姜帥，張麗，紀翔，國浩，趙保東

1. 青島大學附屬醫院 口腔種植中心，山東 青島 266000；2. 華東理工大學 生物工程系，上海 200000；3. 山東省瑞康德一醫療器械有限公司 口腔事業部，山東 濟南 250000

引言

隨著種植學與修復材料學的發展，引導骨組織再生技術（Guided Bone Regeneration，GBR）因為具有微創性、成骨效果好的特點，在臨床上的應用領域十分廣泛。材料學發展的重要方向之一便是研發效果更佳的骨替代材料，骨替代材料在種植領域的應用極為普遍，無論是骨劈開、上頜竇提升還是位點保存技術，均可發揮其作用。因此，骨替代材料的臨床應用極有前景，其研發一直是國際骨科材料領域關注的重點方向[1-2]。煅燒牛骨作為一種良好的骨支架材料，無論是生物相容性還是內部微結構方面，均表現出了優異的性質，還可促進新生血管生成以及促進成骨因子表達[3]，可以作為很好的修復骨缺損的替代物。目前在國內市場中，頜骨缺損修復的支架材料售價高昂，患者經濟負擔較重，限制了GBR的其應用，因此研究國產牛煅燒骨填充材料在GBR中的性能表現，驗證是否可以替代進口產品，既可以滿足國內市場的需求，又可以推動該技術的發展。

1 材料與方法

1.1 設備

愛康骨粉（產地；北京愛康宜誠醫療器材股份有限公司）、Bio-Oss骨粉（產地：瑞士Geistlich公司）、微創拔牙器械、明膠海棉、復方氯己定含漱液、螺旋CT機。

1.2 臨床資料

收集40名于青島大學附屬醫院東院區口腔種植中心就診的患者。

納入標準：① 18～65周歲，全身狀況良好，臨床無手術禁忌征；② 口腔衛生狀況良好并且依從性強，無吸煙等不良習慣；③ 單顆前牙或前磨牙需要拔除；④ 患者知情同意，自愿簽署知情同意書。

排除標準：① 全口有未受控制的牙周炎癥；② 正在或6個月內接受可能影響或促進骨代謝藥物治療；③ 糖尿病患者控制不佳者（空腹血糖≥8.88 mmol/L）；④ 精神異常，無自主行為能力；⑤ 孕期或哺乳期婦女。

1.3 總體設計

術前交代并簽署知情同意書，經血液檢查及影像檢查篩選后，將患者隨機分為兩組，每組20人，試驗組采用北京愛康宜誠牌骨填充材料（牛煅燒骨），對照組采用瑞士Geistlich公司的Bio-Oss骨填充材料。

1.4 試驗手術操作

術前術區常規消毒，使用雙氧水漱口，碘伏棉球進行面部消毒，鋪巾。術區使用碧藍行局部浸潤麻醉，微創拔除患牙，使骨壁完整無缺損，使用刮匙搔刮牙槽骨壁內肉芽組織，生理鹽水沖洗。實驗組充填國產牛煅燒骨，對照組使用Bio-Oss材料，完全填補拔牙窩，表面覆蓋兩層明膠海綿，兩側牙齦拉攏縫合，輕咬棉球30 min后吐出。術后即刻拍攝CT片（CT-1）。術后一周拆線并檢查口腔軟硬組織有無異常，牙齦是否紅腫，種植位點頰舌側是否有瘺管。術后6個月拍攝CT片（CT-2），再次記錄牙槽嵴高度和寬度。將（CT-1）與（CT-2）之間的CT數據進行比較，計算出牙槽嵴垂直向骨吸收量和牙槽嵴唇（頰）腭（舌）向骨吸收的量。

1.5 臨床評價標準和方法

1.5.1 主要觀測指標

主要觀測指標：6個月的牙槽嵴寬度變化值（H6）。

在使用相同的參考點和線的前提下，對CT-1和CT-2進行測量。拔牙后拔牙窩的最根方為根尖點，根尖點與拔牙窩中心點的連線為垂直參考線。垂直參考線經過根尖點的垂線為水平參考線。

牙槽嵴寬度（Horizontal Distance，H），為測量牙槽嵴頂下1、3、5 mm部位的骨寬度（HW-1、HW-2、HW-3）術后6月的測量值與術前的差值即為牙槽嵴唇（頰）腭（舌）向骨吸收的量。

牙槽嵴寬度在6月內變化值H6=(CT-2)-(CT-1)。

測量牙槽嵴高度（Vertical Distance，V）為牙槽嵴頂測量點（Bone crest）到水平參考線的距離。分別測量頰側高度（BV）和舌側高度（LV）。術后半年的測量值和術前的差值即為牙槽嵴垂直向骨吸收量測量模式圖，見圖1。

6個月牙槽嵴高度變化值V6=(CT-2)-(CT-1)。

圖1 骨測量模式

1.5.2 次要療效指標

（1）術后至7日記錄拔牙創面愈合情況。傷口愈合時間：口腔手術切口術后至傷口完全愈合時間為7至14天，觀察患者的愈合時間在7天左右。傷口愈合等級：甲級愈合：術后傷口在7天內愈合良好，無出血、化膿等不良反應；乙級愈合：術后傷口愈合欠佳，傷口處有輕度炎癥反應，如紅腫、血腫；丙級愈合：術后傷口明顯感染，有化膿或甚至瘺管、竇形成。

（2）術后至12周排異反應。觀察受試者是否有紅腫、化膿等不良反應。

（3）術后至12周檢測骨代謝情況。檢查血鈣、血磷在術前、術后12周的數值是否超出正常值范圍上下限0.3 mmol/L。

（4）術后24周內骨感染情況。觀察手術24周之內是否出現骨感染征象。

（5）安全性評估。術前、術后12周分別進行一般體檢項目檢測和實驗室安全性檢查，包括體溫、血壓、心率、呼吸、血常規、尿常規、心電圖等項目，記錄臨床不良事件，統計學分析不良事件發生率。

記錄患者術后24 h的疼痛情況。

1.6 統計學分析

采用SPSS 21.0統計軟件。雙側檢驗，P＜0.05證明所檢驗的差別有統計學意義。定量資料的比較采用成組t檢驗，分類數據采用卡方檢驗，等級資料采用Wilcoxon秩和檢驗。

2 結果

2.1 主要評價指標觀察

對比分析術后6月實驗組與對照組的成骨效果，發現試驗組與對照組成骨效果均可，均有新骨形成。對比術后即刻與術后6個月CT牙槽骨寬度變化值如表1所示。

表1 植骨后牙槽骨寬和高度度變化值（mm）

試驗組與對照組相比H6-1、H6-2、H6-3結果對比顯示P＞0.05，試驗組與對照組無統計學差異。實驗組與對照組在垂直骨吸收量對比顯示P＞0.05，統計無差異。試驗組與對照組的頰側骨板吸收量均比同組的舌側骨板吸收量多。試驗組與對照組在CT顯示的牙槽骨的水平骨吸收量與垂直骨吸收量無差別。

2.2 拔牙創面牙槽骨成骨效果

拔牙創面牙槽骨成骨效果如圖2所示。

圖2 對照組與實驗組成果效果CT圖注：a. 實驗組成骨效果截面CT圖；b. 實驗組成骨效果全景CT圖；c. 對照組成骨效果截面CT圖；d. 對照組成骨效果全景CT圖。

2.3 術后30 min和一周拔牙創面情況

拔牙愈合等級均為甲級愈合，兩組間均未出現骨粉排異情況，實驗組與對照組兩組間均無統計學意義（P＞0.05）。

2.4 術后24 h疼痛情況

對兩組獨立樣本的非參數統計檢驗，試驗組與對照組無明顯統計學差異（P＞0.05），結果見表2。

表2 患者術后24 h疼痛分級結果

2.5 術后6個月拔牙創面軟硬組織情況

試驗組與對照組拔牙后6個月均未出現拔牙創面的感染情況，未出現骨感染的現象。

3 討論

近年來，在種植領域材料學的研究成為重點，骨填充材料的發展尤為迅速，其在成骨效果上的表現顯著，為骨量缺損過多患者牙槽骨的再生和保持提供可能，在GBR中發揮著至關重要的作用。對與上前牙列缺失區域來說，由于上前牙唇側骨板較薄并且容易出現凹陷性骨吸收，對手術精確性和美學修復效果提出更高的要求，此時引導骨再生材料在種植創造充足骨量方面尤為重要[4]。過去的一系列實驗研究結果表明，人體內牙槽骨的重組與改建活動十分活躍，但是牙齒缺失后牙槽骨吸收活動加快，骨量不足影響種植體的植入[5]。拔牙窩內外骨質的吸收改建過程為：內部新骨形成，外部骨質漸進性吸收。牙槽窩被新骨填滿的同時外部骨吸收使得牙槽骨的高度和寬度降低[6]骨量的減少對最終植體的植入位點與美學修復效果產生較大影響。

術后6個月左右，牙槽骨的改建過程基本完成。位點保存在促進牙槽窩內新骨的形成的同時可以降低外部牙槽骨吸收速率。過去的臨床試驗和動物實驗已經證明，有效的植骨材料可以防止牙槽嵴高度寬度的減少,相對于拔牙后不做位點保存的病例，牙槽窩植入骨移植材料能更有效地維持牙槽骨的骨高度和寬度[7]。Klára等[8]發現與不做特殊處理的自然牙窩相比，使用凍干同種異體骨移植物能有效減少牙槽骨的吸收。Pang等[9]在臨床試驗中使用牛煅燒骨骨移植材料與生物膜維于拔牙后位點保存，觀測拔牙術后牙槽嵴的高度和寬度變化，其實驗結果比自然愈合的牙槽骨吸收減少約13%和23%。由于人體組織再生能力有限，缺損骨量過多難以通過自體改建的形式恢復原有形態,拔牙后位點保存技術可以為后續的種植修復提供良好的種植位點。廣泛的臨床實驗已經證明位點保存可以使增加拔牙窩內新生骨量，但是由于骨替代材料的物理化學性質差異，其新生骨的質量與速度存在較大差異。因此，對于高質量的位點保存骨材料的研發至關重要。理想的植骨材應具有良好的生物相容性與合適的生物降解性，除此之外，在骨傳導與骨誘導性方面也有較高要求[10]。在機械性能方面，植骨材料應優于自體骨[11]。由于具有良好的骨傳導性、骨誘導性，并且無免疫排斥反應，自體骨在眾多骨替代材料的研究中被視為是“黃金標準”，但往往易受制于供體來源較少以及術后不適等情況[12]。其他種類型的骨替代材料，如同種異體骨和異種骨，人工骨替代材料，其性質方面都存在相應的缺點，同種異體骨和異種骨存在傳播疾病的風險以及免疫排斥問題和醫學倫理問題，部分患者難以接受。而人工骨替代材料來源較廣，副作用較少，在臨床上的普及和推廣率較高[13]。

鑒于人工替代材料的優點，在研究自體骨替代材料的物理化學結構以及生物學改建過程的基礎上，制備合成新的仿自體骨材料已經成為生物材料研究領域一個重點的方向[14]。

單根牙缺失的牙窩形態較為簡單，是理想的骨缺損模型，利用單根牙拔牙窩可以更好地控制骨粉的用量，便于臨床實驗觀察。目前臨床上使用較廣泛、成骨效果較好的骨充填材料為Bio-Oss骨粉，其來源于牛骨松質，經過脫基質處理后制備而成。由于具有與人骨相似的微觀多空結構，其在理化性質、力學抗壓性能方面的表現與人體牙槽骨組織存在較大相似性。雖然Bio-Oss骨填充材料在骨傳導性方面表現較佳，但是其無機特性使骨誘導的能力大大削減。

本填充材料來源于6月齡的乳牛，將牛骨松質骨脫蛋白處理后二次煅燒，制備成新型骨支架材料。由于具備與人體天然骨類似的多孔微觀結構和基質中羥基磷灰石晶體的排列特點，保留了天然骨小梁結構，其免疫排斥性較低。此外，與市面已有傳統煅燒骨材料不同的，經XRD檢測，本骨填充材料的主要物相應為磷灰石相，其中羥基磷灰石（HA）含量為40%～80%，β-磷酸三鈣（β-TCP）含量為20%～60%。徐俊等[15]在用β-磷酸三鈣修復小鼠骨缺損的實驗中發現，β-磷酸三鈣植入骨缺損出不僅起到了橋連接的作用，更能夠提高骨形態發生蛋白2和血管內皮生長因子的表達，能夠更好地促進骨細胞的生長和分化，從而促進骨的新生和血管的生成[16]。本實驗所用煅燒骨中鈣-磷離子比例的改變，有利于調整材料吸收降解速率，促進新骨的形成，提高了骨誘導能力[17]。6個月后實驗結果顯示：試驗組與對照組患者在牙槽骨的垂直向和水平向骨吸收量均明顯小于拔牙后不做處理的牙槽骨的吸收。同組牙槽骨的頰側骨吸收量高于舌側骨吸收量。

采用微創拔牙法拔除患牙，拔牙創面采用雙層明膠海棉封閉，此處明膠海綿取代生物膜材料可以排除生物膜對成骨效果的影響，拔牙創面棉球壓迫止血30 min后未出現活動性出血。本次試驗40例患者全部完成試驗方案所要求的回訪，并取得良好效果，從臨床試驗結果看，拔牙術后24 h內在實驗組出現2例中度疼痛患者，對照組出現3例中度疼痛的患者，其余患者多為輕度疼痛。由于拔除過程為微創術式，拔除牙齒多為單根所以患者疼痛反應較輕。實驗中出現的5例中度疼痛的患者經回顧可能原因是痛閾較低的個體原因或為填塞骨粉時加壓導致，材料或者手術操作不當所致。從影像學結果看，2組的牙槽脊高度和寬度在6個月后均恢復較好，填充材料與牙槽骨邊緣牙槽骨影像形成良好，2組填充的結果無統計學差異，牙槽骨高度基本穩定。

在本實驗中均未出現過敏排斥反應，瑞士Geistlich公司的Bio-Oss骨填充材料在臨床上已使用多年，其成骨效果與人體安全性經過廣泛的生物學試驗與臨床試驗已得到充分的驗證，北京愛康宜誠醫療器材股份有限公司的骨研發生產的填充材料（牛煅燒骨）為天然骨無機材料。按照安全規范，經多級純凈工序，從天然骨中提取出高純度的無機骨材料，具有優良的骨引導結構，在化學成份上與人體骨無機結構相似。骨填充材料符合醫用標準，采用了γ射線照射消毒，保證完全無菌狀態，包裝及性能等達到國家及行業標準規定的要求。

本試驗在骨缺損修復中，將國產牛煅燒骨充填材與Bio-Oss進行臨床試驗對比，驗證了北京愛康宜誠醫療器材股份有限公司生產的骨填充材料（牛煅燒骨）在成骨效果方面表現優異，術后6月的成骨量與Bio-Oss骨填充材料統計學分析上無明顯差異，兩者成骨效果無明顯差異。為國產骨粉在臨床廣泛應用提供了有力依據。