常规与新型网孔羟基磷灰石修复唇腭裂的比较

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2015.47.015

摘要/Abstract

摘要：

背景：尽管常规网孔羟基磷灰石具有一定的生物相容性和成骨诱导性，但在移植后不能被人体吸收，用于牙槽突裂的骨缺损充填时会影响上颌骨和尖牙的发育与萌出。
目的：对比常规网孔羟基磷灰石与新型网孔羟基磷灰石复合骨修复牙槽突裂的效果。
方法：将46例唇腭裂患者随机分为试验组与对照组，均按唇腭裂序列治疗安排，在行鼻部软组织缺损修复后，试验组采用新型网孔羟基磷灰石复合骨材料(羟基磷灰石与骨形态发生蛋白复合物)修复牙槽突裂，对照组采用常规网孔羟基磷灰石材料修复牙槽突裂。修复后6个月内，观察新形成骨组织平面至牙槽嵴顶端的垂直距离，从并发症情况、牙槽突裂形态大小、骨痂形成及材料吸收综合评定临床修复效果。
结果与结论：试验组修复2，4，8，12，24周的新形成骨组织平面至牙槽嵴顶端的垂直距离均高于对照组 (P < 0.05)，临床修复显效率和总有效率均高于对照组(P < 0.05)。表明新型网孔羟基磷灰石复合骨材料修复牙槽突裂具有良好的成骨诱导性及生物相容性，并发症少且骨痂形成迅速。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

关键词: 生物材料, 口腔生物材料, 新型网孔羟基磷灰石, 骨形态发生蛋白, 唇腭裂序列治疗, 牙槽突裂

Abstract:

BACKGROUND: Despite regular mesh hydroxyapatite has certain biocompatibility and bone conductivity, it cannot be absorbed by human body after transplantation, and will affect the growth and eruption of maxilla and fangs when using for filling the injured alveolar cleft.

OBJECTIVE: To compare the effect of conventional and new mesh hydroxyapatite composites in repair of alveolar cleft defects.

METHODS: Totally 46 patients with cleft lip and palate were randomly and evenly divided into test and control groups, and all were arranged according to cleft lip and palate sequence treatment. After nasal soft tissue defect repair, new mesh hydroxyapatite composite bone material (hydroxyapatite and bone morphogenetic protein compound). Conventional mesh hydroxyapatite material was adopted in the test and control groups, respectively. Within 6 months after the repair, the vertical distance from the newly formed bone tissue plane to the top of alveolar ridge was observed. The clinical repair effect was comprehensively evaluated from the aspects of complications, alveolar cleft shape and size, callus formation and material absorption.

RESULTS AND CONCLUSION: At 2, 4, 8, 12 and 24 weeks, the vertical distance from the newly formed bone tissue plane to the top of alveolar ridge in the test group was higher than that in the control group (P < 0.05). The clinical repairing significant efficiency and total effective rate were all higher than those in the control group

(P < 0.05). These results show that new mesh hydroxyapatite composite bone materials in the repair of alveolar cleft defects have good bone osteoinductivity and biocompatibility, rare complications and rapid callus formation.
中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

Key words: Durapatite, Bone Morphogenetic Proteins, Alveolar Process, Tissue Engineering

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图/表（结果） 3

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引言

牙槽突裂通常是在胚胎时期，患者球状突与上颌突融合不全或障碍所致，临床上可与唇裂、腭裂同时发生，其中牙槽突裂与完全性唇腭裂同时发生更为常见。在唇腭裂患者的序列治疗中，由牙槽突裂畸形引起的各种问题已逐步受到临床工作人员的重视，因此，牙槽突裂患者的功能与外形重建现已成为唇腭裂序列治疗的重要组成部分。Chen等^[1]的临床研究显示，唇腭裂伴牙槽突裂患者除了有不同程度的鼻部软组织缺损、畸形外，还可继发明显的颚部骨和上颌骨连续性丧失，出现口鼻相通、鼻孔基底凹陷、发音不清等临床改变，严重阻碍患者的正常吞咽、言语等，对患者生活、心理造成影响，目前临床上的唇腭裂治疗已由单纯的关闭裂隙发展到序列治疗。近年来，随着组织工程学的不断发展与进步，采用组织工程学材料进行唇腭裂、牙槽突裂缺损和生理功能缺陷的修复重建已成为可能。目前，临床上针对牙槽突裂的修复主要是恢复其上颌骨的连续性，为患处裂隙邻近和未萌出牙提供一定的骨支持，并封闭口鼻瘘和前腭裂，完成外形和功能的重建。Pan等^[2]在对羟基磷灰石修复颌骨缺损的应用中发现，尽管羟基磷灰石具有一定的成骨诱导作用，并拥有类似人体骨的三维、内联、多孔结构，不易感染而有利于传导成骨，组织相容性良好，且已被应用于临床骨组织重建，但其不能吸收，并不能满足骨细胞和血管纤维细胞的爬行生长，可雕塑性差且易移位，故不宜用于牙槽突裂修复。Masucci及姜群等^[3-4]学者的进一步研究显示，若将羟基磷灰石应用于牙槽突裂的修复治疗，还应在常规羟基磷灰石的基础上进行相应处理，赋予其生物相容性和骨传导性之外的东西，包括材料生物活性、可利用度、促进骨组织形成的能力、可用于骨细胞的爬行能力及可降解性。由此，有研究提出将纳米材料新型网孔羟基磷灰石应用于牙槽突裂修复中，它不但有着类似于天然骨基质的微结构，可被骨组织直接利用，且其与天然的骨内无机矿物也有着极其相近的大小尺寸，更有助于人体细胞和大分子对它的识别与利用，在大量释放钙、磷等无机离子的同时，可有效参与新生骨的组织代谢，更好地促进骨组织的形成与结构重建。同时作为一种可降解材料，新型网孔羟基磷灰石材料可有效克服传统常规羟基磷灰石材料的不足，显著提高其生物利用效率，极大满足患者和临床工作者的需要。然而当前国内外学者针对网孔羟基磷灰石成骨诱导有效性的文献仍然较少，还不能为国内新型材料的应用提供有效指导。试验着重研究了常规网孔羟基磷灰石材料与新型网孔羟基磷灰石复合骨材料对牙槽突裂的修复效果，以期为临床进行牙槽突裂修复治疗提高有效指导。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

材料方法

1.1 设计临床对比研究。

1.2 时间及地点于2013年1月至2015年1月在贵州医科大学附属医院进行。

1.3 对象选择2013年1月至2015年1月期间贵州医科大学附属医院行牙槽突裂修复的唇腭裂患者46例，采用随机数字表法随机分为试验组和对照组。试验组中，男13例，女10例；年龄10-23岁，平均(12.3±2.7)岁；单侧牙槽突裂19例，双侧牙槽突裂4例。对照组中，男12例，女11例；年龄11-25岁，平均(12.8±2.3)岁；单侧牙槽突裂20例，双侧牙槽突裂3例。

唇腭裂诊断标准：患者唇部皮肤完整，肌肉断裂为隐形唇裂；患者双侧唇红至鼻孔前缘(鼻槛前缘)裂开为不完全性唇裂；患者唇红至鼻底(可伴牙槽嵴裂)裂开为完全性唇裂；患者一侧为不完全性裂，一侧为完全性裂为混合型唇裂；患者上唇正中部分裂开为正中唇裂；患者软腭中线肌肉或硬腭部分骨质缺如为隐形腭裂。唇腭裂可分为单侧和双侧，完全性和不完全性。

纳入标准：符合唇腭裂诊断标准的患者；能完成全部随访的患者；年龄≤25岁的患者；无合并心、肺、肝等重要器官实质性病变的患者。

排除标准：合并其他重要器官实质性病变患者；不能手术患者；年龄> 25岁的患者；排除患有精神病或不能遵医嘱进行随访的患者。

1.4 材料

常规网孔羟基磷灰石材料：由武汉大学口腔医学材料中心提供，为单纯粉状纳米羟基磷灰石，无细胞毒性，组织相容性良好。

新型网孔羟基磷灰石复合骨材料：由武汉大学口腔医学材料中心提供，为纳米羟基磷灰石和骨形态发生蛋白复合物，经环氧乙烷消毒后制成，呈粉末状，无细胞毒性，组织相容性良好。

1.5 方法所有患者均按唇腭裂序列治疗安排，在行鼻部软组织缺损修复后，再行牙槽突裂植骨修复骨缺损。于患者牙槽突裂处形成大小适宜的袋状骨移植受植床，并注意关闭患者口鼻瘘阻止口鼻腔相通。

试验组患者采用与患处大小匹配的新型网孔羟基磷灰石复合骨材料进行移植，对照组患者采用常规网孔羟基磷灰石材料进行移植，并在受植床趋于无张力的状态下做创口缝合。

1.6 主要观察指标术后半年，患者均行曲面断层CT摄影和X射线平片(图1)复查，并用游标卡尺测量患者受植床新形成的骨表面最低点至牙槽嵴顶端的垂直距离，借此比较两组患者骨组织生成情况。同时，对比两组患者术后围手术期并发症情况、牙槽突裂形态及术后半年随访期内骨痂形成情况、X射线平片情况等，综合比较其临床疗效。

疗效评定标准：患者创口Ⅰ期愈合，术后无并发症发生，上唇及鼻翼部畸形改善明显，无排斥反应和植入材料移动，1个月后X射线片显示植入材料表面有明显骨痂形成，植入材料融合良好无缝隙，半年后X射线片显示植入材料吸收完全，为显效；患者创口Ⅰ期愈合，术后无并发症发生或并发症处理良好，症状明显改善，鼻基底部骨性支撑恢复较好，上唇及鼻翼部基本对称，1个月后X射线片显示植入材料表面骨痂形成，半年后X射线片显示植入材料吸收明显，为有效；患者创口Ⅱ期愈合，术后有并发症出现，上唇及鼻翼部畸形无改善，明显不对称，植入材料移动明显，1个月后X射线片显示植入材料表面仍无骨痂形成，半年后X射线片显示植入材料吸收不完全，为无效。其中，总有效率为显效率和有效率之和。

1.7 统计学分析采用SPSS 18.0统计软件对本次研究所取得的数据进行分析，计数资料采用χ²检验，计量资料采取t 检验，数据以x(_)±s形式表示，以 P < 0.05代表差异有显著性意义。

讨论

作为出现在胚胎发育期的先天性畸形之一，唇腭裂患侧鼻部畸形发育及解剖结构多异常，患者患侧鼻翼软骨发育较差，有的甚至可以明显短于健侧，致使牙槽突支撑位置明显偏低。此外，唇腭裂伴牙槽突裂患者骨组织缺损处的穹隆部皮肤也因过长形成嵴突，使鼻翼脚位置明显降低，患侧唇部肌肉发育较差者还可出现明显的牙槽突裂口鼻腔瘘、牙齿排列不齐甚至鼻孔基底凹陷，不仅严重影响患者鼻唇部软组织外形美观，还可妨碍患者行使正常的生理功能，如发音、语言、咀嚼、吞咽等^[4-5]。为保障患者的美观与功能，目前临床上修复牙槽突裂主要采取自体骨块等，在修复软组织裂隙的同期行骨移植，以矫正牙槽突裂患者异常的解剖结构，恢复牙槽突的骨性连接和鼻翼基底及上唇相应位置所需的骨性支撑，保证满意的外形和功能^[6-7]。尽管传统的自体骨移植技术切口小而隐匿，排斥反应少见，但患者术后仍有一定比例的出血、血肿、植入材料脱落等并发症发生，且存在的二次损伤也在一定程度上限制了其临床应用范围的扩展^[8-10]。

随着生物学组织材料研究的深入，人们逐渐发现，作为与天然骨结构相似的无机陶瓷材料羟基磷灰石，在一定条件下也可表现出客观的成骨诱导性，由此为牙槽突裂修复提供了新的方向^[11-12]。常规的羟基磷灰石材料即具有良好的内联、多孔结构，能在一定程度上满足骨组织细胞间的相互交通，既有利新生血管、组织的延伸性生长，又不容易感染，保证了临床治疗所需的传导成骨性和良好的生物相容性。国外有实验数据显示，将常规羟基磷灰石材料植入牙槽突裂患者受植区骨床内，其成骨效应良好，拥有与患者自体骨植骨相同的成骨生长速度，作为软组织内长期填充物不会随着时间的推迟发生降解或吸收，是目前较为理想的人工骨支架载体。尽管常规条件制备的网孔羟基磷灰石具有一定的生物相容性和成骨诱导性，但在移植后该材料并不能被人体吸收，用于做牙槽突裂患者的骨缺损充填，可影响上颌骨和尖牙的发育与萌出^[13-15]。

有研究表明，骨缺损修复是一个复杂的骨再生过程，其组织学生长与改建过程始终伴随着复杂的生物学调节机制和大量细胞因子的作用，不同细胞因子在不同的骨损伤修复阶段发挥不同的作用，细胞因子间相互协同作用，以调控骨组织细胞的有效再生。有学者综合考虑各种细胞因子的作用，在网孔羟基磷灰石材料制备的基础上，对常规羟基磷灰石材料加用骨形态发生蛋白进行处理，其处理所得的新型网孔羟基磷灰石复合骨材料具有更好的组织延伸性，更能促进骨生长因子的表达，用于骨移植后感染率低，成骨活性优势明显，可有效克服常规羟基磷灰石材料难以雕塑且脆性较大的缺点^[16-18]。同时，新型网孔羟基磷灰石复合骨材料用于修复牙槽突裂的骨缺损无异位成骨作用和排斥反应，机体骨细胞附着生长情况良好，在新型网孔羟基磷灰石材料的颗粒之间可有明显毛细血管、成骨细胞和成纤维细胞长入，以及新生骨组织形成，配合其网孔联通作用能有效固定移植材料，防止其移位，为牙槽突裂患者的术后恢复创造良好条件^[19-21]。

骨形态发生蛋白材料具有良好的骨传导性，经其处理后的新型网孔羟基磷灰石材料不仅具有骨诱导活性，同时还具有一定的骨传导活性，经修复手术后长期埋置于患者受植区也不会发生外形改变和位置移动。此外，此种新型网孔羟基磷灰石复合骨材料还有一定的可塑性，能较好地满足临床手术中对受植区大小形状的需要，有效减少术中移植体的准备时间，缩短手术时间和植骨过程，避免自体取骨带来的二次伤害，有效避免了自提取骨带来的一系列并发症发生概率，明显提高患者满意程度和临床疗效^[22-24]。相较于常规羟基磷灰石材料，经骨形态发生蛋白处理过的新型网孔羟基磷灰石材料具有一定的可吸收性，既可保证术后恢复早期有效的骨支撑作用，又可为患者继替尖牙的萌出提供良好保障，为其提供完整的牙列支持^[25-26]。有学者猜测新型网孔羟基磷灰石材料的可降解性和可吸收性主要体现在体液介导的溶解过程；但有学者指出，患者机体细胞介导的细胞吞噬吸收过程，也能满足对新型网孔羟基磷灰石材料可吸收性的解释。另外，近年又有新的实验数据指出，行新型网孔羟基磷灰石复合骨材料修复的牙槽突裂患者，其抗弯程度高，弹性模量大，且术后骨密度变化可随着时间的延长呈现明显增长趋势，并可在骨移植后期保持平稳，其骨组织生长及成熟都较快、较好，是修复牙槽突裂骨缺损的良好的生物学材料^[27-28]。新型网孔羟基磷灰石材料本身并不含有人体骨再生所需要的生物活性成分，且不断有动物实验证实，牙槽突裂修复后，早期骨缺损周边的成骨细胞生长最为活跃，并随时间的推移呈现出不断加强趋势。采用不同羟基磷灰石材料进行骨移植修复处理的患者，可明显表现出不同程度的新生血管长入现象、炎性反应现象和材料溶解反应现象，其中以新型羟基磷灰石材料组患者生物相容性和骨融合情况最佳，其新生骨组织形成效果最好也最为明显，羟基磷灰石材料对自身骨组织生物活性的改善情况最为显著，可为骨细胞在材料框架内的爬行、交流与生长提供更为高效的传导通道，促使骨细胞不断生长。本研究数据显示，试验组术后半年随访内的新形成骨情况明显优于对照组，提示试验组修复术后骨组织生长优势明显，其可塑性高，固位良好，术后骨细胞爬行效果好，但鉴于X射线片仅从二维角度体现骨恢复情况，相较于三维成像的CT缺乏全面的可比较性，故为本次试验设计的不足所在。试验组修复后临床显效率和总有效率也明显高于对照组(P < 0.05)，提示新型网孔羟基磷灰石材料在修复牙槽突裂患者骨组织缺损上具有明显优势，其骨细胞生长速度快、并发症少，受植床可在稳定状态下进行生长，这对于改善牙槽突裂修复患者的临床疗效具有重要意义^[29-30]。本次试验研究尽管从影像学和临床角度分析对比了两种羟基磷灰石材料的临床有效性，但仍缺乏组织学角度的直观比较，故其结果缺乏一定的可靠性。

综上所述，新型网孔羟基磷灰石复合骨材料用于修复牙槽突裂临床优势明显，其成骨诱导性和生物相容性好，术后可呈现一定程度的组织吸收，且并发症少见，无不良排斥反应，能有效满足患者对于美观和功能多方面需求，同时对上颌骨具有良好的保护作用，是一种理想的唇腭裂术后畸形及牙槽突裂修复理想的人工骨替代材料。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程