双层膜技术(dPTFE膜置于胶原膜上)应用于拔牙窝位点保存术的效果：一项基于狗的micro-CT实验

　　Effcacy of using a dual layer of membrane (dPTFE placedover collagen) for ridge preservation in fresh extractionsites: a micro-computed tomographic study in dogs

　　张晓梦 翻译；史俊宇 王刃 审校

　　关键词：胶原膜，高密度聚四氟乙烯膜，微型计算机断层摄影(micro-CT)，牙槽嵴保存术

　　摘要

　　目的：本研究旨在评估颊侧骨增量或双层膜覆盖骨移植材料技术在拔牙后位点保存的动物模型中,是否能够阻止牙槽骨吸收并最终增加牙槽嵴宽度、高度和骨量。

　　材料和方法：在八只比格犬的双侧第二(P2)、第三(P3)和第四(P4)前磨牙经过完善根管治疗后，微创拔除双侧的下颌第一前磨牙和半切P2、P3、P4之后的远中根。动物被随机分配为四组：(i)对照组-仅拔牙窝； (ii)同种异体骨颗粒填充拔牙窝，高密度聚四氟乙烯(dPTFE)膜覆盖并缝合于牙槽嵴上； (iii)同种异体骨颗粒填充拔牙窝联合颊侧骨增量， dPTFE膜覆盖并缝合于牙槽嵴上； (iv)同种异体骨颗粒填充拔牙窝，双层膜(dPTFE膜置于胶原膜之上)覆盖并缝合于牙槽嵴上。16周后，处死动物。使用micro-CT评估下颌骨组织块的骨体积(BV)、垂直骨高度(VBH)、牙槽嵴厚度和骨密度(BMD)。

　　结果：第1、2、3和4组的BV分别为169.5、207.57、242.4和 306.1mm³。四组的VBH分别为4.2、6.4、6.2和7.3mm。四组的牙槽嵴厚度分别为5.45±0.75、5.91±0.86、6.05±0.63和6.28±1.01mm。BMD在各组之间无统计学差异。

　　结论：拔牙后使用双层膜行牙槽嵴保存术，相比使用单层膜具有更多的骨体积、垂直骨高度和牙槽嵴宽度。

　　拔牙会损伤牙槽骨及其周围软组织(Amler 1969; Araújo & Lindhe2005)。在拔牙后的愈合过程中，拔牙窝首先充满血凝块，一周后被肉芽组织替代(Amler 1969)。在拔牙后的第14天，结缔组织替代肉芽组织，牙槽窝底开始有骨样基质形成。牙槽窝在拔牙后的第四周开始完全充满编织(束状)骨(Amler 1969)。曾有文献报道颊侧骨板会在牙齿拔除后进行重建(Araujo & Lindhe2005)，而且最近的研究表明，颊侧骨板的重建程度在多颗牙连续拔除后相比单颗牙拔除后更甚(Araujo& Lindhe 2005; Al-Askar et al. 2011;Al-Hezaimi et al. 2011; Al-Shabeeb etal. 2011)。

　　使用牙槽嵴保存术治疗骨缺损 已 得 到 公 认(Gapski et al. 2006;Neiva et al. 2008; Avila et al. 2010)。一种新的方法建议使用植骨材料对颊侧骨板进行骨增量(Fickl et al.2009a,b)。这种方法是对传统牙槽位点保存术的改良，其原理在于使用外来材料植入原本牙槽骨吸收最明显(颊侧和冠状面)的部位，以期能够补偿牙槽窝的自然吸收现象。两个动物实验(Fickl et al. 2009a,b)从体积变化和组织学来评估使用牙槽嵴保存术和使用软组织移植或异种骨填充重建颊侧骨板后牙槽嵴轮廓的改变。这些研究(Ficklet al. 2009a,b)表明，使用这些材料进行颊侧骨增量并不能阻止原本拔牙后牙槽嵴的吸收。

　　屏障膜广泛应用于牙槽嵴保存术中，因为它们不仅能够隔离邻近软组织，防止妨碍新骨形成的细胞长入，而且能够提高骨移植材料的机械稳定性(Mardaset al. 2011a,b; Vig- noletti et al. 2012)。传统来说，胶原膜由于其止血、恒定和促细胞粘附等特性应用于牙槽嵴保存术中(Mardas et al. 2011a,b; Vignoletti et al.2012)，然而它们因暴露于口腔环境后会快速吸收而必须要求初期缝合(这可能会增加手术的复杂性)，引起了人们对其使用的担忧。高密度聚四氟乙烯(dPTFE)膜由于不需要初期缝合而被引入。dPTFE膜的表面光滑且为小孔径(0.2 µm)，使其不需要附加手术步骤并易于移除，同时能够防止微生物渗漏，从而利于牙槽嵴保存术的实施(Bartee 1995; Bartee & Carr1995; Barber et al. 2009; Waas- dorp & Feldman 2011;Yun et al. 2011)。然而， dPTFE膜也有其局限性，它的组织粘附能力差，从而有可能阻碍其下的骨再生过程(Park et al. 2009)。

　　本研究采用狗动物模型来验证如下假设：使用胶原膜和dPTFE膜作为“双层膜”可以克服它们单独使用的缺点，从而促进骨缺损部位的牙槽嵴保存(RP)。本研究的目的为评估双层膜(dPTFE膜覆置于胶原膜之上)应用于新鲜拔牙窝的牙槽嵴保存术后的效果。

　　材料与方法

　　伦理准则

　　沙特阿拉伯利雅得应用医学科学院生长因子和骨再生、3D成像和生物力学实验室首席科学家AbdullahBugshan的研究伦理审查委员会批准了这项研究。

　　实验动物

　　实验共使用八只健康的雌性比格犬，平均年龄和重量分别为24±0.83月和13.8±0.49 kg。实验动物被置于单独的笼中，并接种疫苗预防肝炎和狂犬病。

　　非手术和手术步骤在氯胺酮(10 mg/kg体重)(PfzerLimited, Kent, UK)的全麻和利多卡因(含5 mg/ml肾上腺 素)(AstraZeneca LP for DENTSPLY Pharmaceutical,York, PA, USA)的局麻下进行。狗被单独安置，研究过程中食用软食。

　　术前管理

　　拔牙前一周，所有的狗须经过超声洁治器(NSK,Westborough, MA, USA)的龈上洁治。术日当天肌内(IM)注射阿莫西林(25mg/kg 体重)(Betamox LA; Norbrook Laboratory Limited, Newry, County Down, Northern Ireland)。动物铺巾，抗菌剂(The Purdue FredrickCom- pany, Stamford, CT, USA)消毒手术位点。

　　根管治疗和牙拔除

　　全麻(Pfzer Limited)联合颊侧浸润麻醉(AstraZeneca LP for DENTSPLY Pharmaceutical)下，分别在狗的两侧下颌第二、第三、第四(P2、P3和P4)前磨牙上行非手术性根管治疗(RCT)。开髓使用高速手机(Dentsply,York, PA, USA)和2号圆形钨钻(Brassler, Savannah, GA,USA)。使用手动K锉(JS Dental, Ridgefeld, CT, USA)初扩根管，继而用旋转锉((Profle; Dentsply, Addlestone,UK)行根管预备。5.25%次氯酸钠冲洗根管，然后用牙胶尖和封闭剂(Pulp Canal Sealer EWT; SybronEndo,Orange, CA, USA)垂直加压充填根管。拍摄根尖片以确定RCT是否到位。

　　行RCT 8周后，微创拔除双侧下颌的第一前磨牙(P1)。用超声骨刀(Piezosurgery®; Mectron, Columbus,OH, USA)半切双侧下颌P3、P3和P4，然后用牙钳尽量无创拔除远中根。刮治远中牙槽窝刺激出血，并去除剩余牙周韧带等。

　　动物分组

　　在棕色纸袋里抽取标记为“组1”、“组2”、“组3”或“组4”的纸条，随机分配每颗牙。组1：(对照组)，仅仅只有拔牙窝；组2：同种异体骨颗粒填充拔牙窝，dPTFE膜 (Cytoplast® Barrier Membranes, TXT-200; Osteogenics Biomedical, Lubbock, TX, USA)覆 盖；组3：同种异体骨颗粒(Puros ® cancellous particulate allograft;Zimmer Dental, Carlsbad, CA, USA)填充拔牙窝联合颊侧 骨 增 量， dPTFE膜(Cytoplast® Barrier Membranes,TXT-200)覆盖；组4：同种异体骨颗粒(Puros® cancellous particulate allograft; Zimmer Dental)填 充 拔 牙 窝，两层膜覆盖， dPTFE膜(Cytoplast® Barrier Membranes,TXT-200)置于胶原膜(Cytoplast® RTM Collagen, Osteogenics Biomedical, Inc. Germany)之上。所有的创口都用 可 吸 收 缝 线(Ethicon Inc. VICRYL [Polyglactin 910]suture, Somerville, NJ, USA)缝合(图1a-f)。

　　总的来说，共有16个下半口接受治疗，每个下半口有4个位点，因此每组就有16个位点。

　　术后管理和安乐死

　　所有的动物都要接受阿莫西林(每天剂量5mg/kg体重， 3天)(Betamox LA, Norbrook Laboratory Limited)肌注。菌斑控制包括局部使用0.2%葡萄糖酸氯己定(GUM,Chicago, IL, USA)，术后使用4个月，每周2次。术后2周拆线，并拍摄根尖片观察植入物与邻近的重要结构。术后连续肌注抗生素(Betamox LA, Norbrook Laboratory Limited)3天，每8小时一次，剂量25-50mg/kg。

　　术后4个月，使用过量的3%戊巴比妥钠((VortechPharmaceuticals Limited, Dearborn, MI, USA)处死所有动物。

　　下颌骨切片和micro-CT分析

　　使用电锯(SP 1600; Leica, Bannockburn, IL, USA)取出含有拔牙窝的下颌骨整体，然后固定于10%中性福尔马林溶液中。采用微型计算机断层摄影(micro-CT)扫描仪((Sky- Scan 1172, CT-Analyser, Version 1.11.4.2+;Kontich, Belgium)进行下颌骨样本的三维分析。Micro-CT的X线发射器的加速电位为101KV，电子束电流为96μA，使用分辨率达37.41μm像素的铝滤片。

　　在micro-CT扫 描(SkyScan 1172, CT-Analyser, Version 1.11.4.2+)上选取目标区域，然后进行三维的体积测量(骨体积[BV]，骨密度[BMD]，牙槽嵴宽度(颊舌侧厚度)和垂直骨高度[VBH])。VBH的定义为测定牙槽嵴顶中心到牙槽窝最根尖部位的直线距离。

　　统计分析

　　统计分析使用统计软件(SPSS, Version 18.00; Chicago, IL, USA)进行。各组BV、BMD、牙槽嵴宽度、VBH之间的差异由单向方差分析(ANOVA)测定。多重比较采用邦弗罗尼事后检验测定。P值小于0.05时被认为具有统计学差异。

　　结果

　　牙槽嵴宽度

　　四组的牙槽嵴宽度(距离牙槽嵴顶2mm处)分别为5.45±0.75、5.91±0.86、6.05±0.63和6.28±1.01mm。组1和组4的平均牙槽嵴宽度分别为5.45±0.75和6.28 ±1.01mm(P=0.03)。组1、2、3的牙槽嵴宽度之间无统计学差异(图2A.1-6)。

　　牙槽嵴宽度(距离牙槽嵴顶直至4mm)的中值和值范围见表1。

　　骨体积

　　由表2所示，组1、2、3、4的平均骨体积分别为188.7±69.29、214.55±67.97、267.97±79和339.46 ±112.88mm³。组4中牙槽窝位点的颊侧牙槽骨体积相比组1和组2都更高(P=0.0001)。组3的骨体积明显高于组1(P=0.03)(图2B.1-4)。四组的骨体积中值见表3。

　　骨密度和垂直骨高度

　　由表2所示，四组的平均骨密度之间无统计学差异。四组的骨密度中值见表3。

　　组1、2、3、4的平均垂直骨高度分别为4.18±0.43、6.33±0.81、6.62±1.08和7.68±1.53mm。由表2可知，组4牙槽窝的垂直骨高度相比组1(P = 0.0001)，相比组2(P = 0.0001)，相比组3(P = 0.03)，在四组中最高。四组的骨密度中值和垂直骨高度中值见表3。

　　讨论

　　本研究结果显示，使用双层膜(dPTFE膜置于胶原膜之上)相比使用单层膜或不使用膜在牙槽嵴保存术中更有效。这可能是由于使用双层膜相比使用单层膜，联合利用了胶原膜(优越的软组织反应)和dPTFE膜(优越的坚固性和抗菌效应)各自的优势，因而促进新骨的形成。还有一种解释就是， dPTFE膜置于胶原膜之上，进一步稳定了牙槽窝内的植骨材料，因此促进新骨形成。在最近的系列病例分析中， Yun等(2011)使用扫描电镜(SEM)观察应用双层膜(dPTFE膜置于胶原膜之上)于即刻植入种植体周围来保存牙槽嵴的效应。在这两个案例中，临床和影像学结果显示出即刻种植体周围形成了足够的新骨(Yun et al. 2011)。而且SEM结果显示， dPTFE膜的内表面相比外表面呈现出明显更少的细菌黏附(Yun et al. 2011)。此结果提示dPTFE膜可以为其下的胶原膜提供一个相对无菌的环境，从而能保证它的稳定性和促细胞黏附作用。本研究的micro-CT结果与Yun等的SEM结果相一致，使用双层膜(dPTFE膜置于胶原膜之上)覆盖牙槽窝相比仅使用任一单层膜，显示了更高的骨体积、牙槽嵴宽度和垂直骨高度。而且一个相对无菌的环境可能也会促进胶原膜之下的骨愈合过程及新骨再生。然而，使用双层膜以及仅使用单层膜覆盖拔牙窝的黏附细菌种类还需进一步研究去鉴定。

　　牙槽嵴保存术中使用过多种不同密度的骨移植材料 (Thaller et al. 1993; Gomes et al. 2006; Scarano et al.2006)。因此还可能存有以下争议，即除了屏障膜的类型，骨移植材料的密度也可能影响骨形成。为了去除这个混杂因素，本研究在所有的拔牙窝使用的骨移植材料均为同一标准的同种异体骨移植物。值得注意的是，四组的骨密度之间没有统计学差异。这个结果就更加证明了本研究的假设，使用双层膜相比使用任一单层膜在牙槽嵴保存术中的效应更为优异。

　　本研究的一个局限是所有组的牙槽窝壁都是完整，我们还需考虑到不管在牙槽嵴保存术中使用双层膜或是单层膜，骨缺损的存在或是拔牙窝内及周围病变可能会阻碍新骨的形成。若假设使用过量的骨移植材料重建颊侧骨板能够促进新骨形成，本研究的结果就在一定程度上支持了这一假设，即拔牙位点行颊侧骨增量联合使用dPTFE膜(组3)相比对照组(组1)显示更为明显的新骨形成。然而，还值得我们注意的是，拔牙窝内行同种异体骨移植并覆盖双层膜(组4)相比组3的牙槽窝，显示出更高的骨体积、垂直骨高度和牙槽嵴厚度。这也就提示，骨移植材料上覆盖双层膜相比颊侧骨增量联合覆盖单层膜，在牙槽嵴保存术中成效更为显著。Fickl的研究((Fickl et al. 2009a,b)也显示，进行过量的颊侧骨增量并不能在牙槽嵴保存术中发挥有效的作用。本研究支持Fickl研究的结果，然而使用过量骨移植材料重建颊侧骨板联合双层膜的使用是否能够在受损位点(例如拔牙窝壁具有相当的骨缺损)的牙槽嵴保存术中发挥作用还需要进一步研究证明。临床研究显示，系统疾病(例如难以控制的糖尿病和艾滋病)和吸烟习惯(例如吸烟)不仅破坏牙周组织的健康，同时也会对牙周治疗结果产生不利影响(Javed et al.2007, 2012; Al-Hezaimi et al. 2012)。以此推测，新的牙槽嵴保存术(例如本研究中所描述的方法)在这些免疫缺陷患者和吸烟习惯患者身上所发挥的有效性可能会大打折扣。然而，这方面还需要进一步研究确认。

　　综上所述，拔牙后使用双层膜的牙槽嵴保存术相比使用单层膜，可以获得更多的骨量、垂直骨高度和牙槽嵴宽度。

　　致谢

　　利益冲突和财务披露：本研究的作者们声明他们之间没有任何利益冲突且本研究并没有外来资金支持。