作者:唐卿炜,浙江中医药大学口腔医学院;杨帆,浙江省人民医院(杭州医学院附属人民医院)牙科
由于先天性发育不良、炎症、创伤、肿瘤等原因导致的颌面骨缺损会使患者外观和功能上发生障碍。自体骨因其良好的骨引导性、骨诱导性、成骨作用,是骨缺损重建的“金标准”。但获取自体骨需要开辟额外术区,不仅手术时间和难度会增加,供区的并发症风险也相应增加,且口内自体骨来源十分有限,无法满足大面积硬组织缺损修复手术的需求。近年来,同种异体骨、异种骨等材料的发展克服了自体骨的不足,并广泛应用于口腔颌面骨缺损修复。
同种异体骨是指在无菌环境下从骨库捐赠者身上获取的骨组织,消毒灭菌处理后用于临床。深低温冷冻同种异体骨(深冻骨)在低温冷冻和辐照处理后储存于-80 ℃环境中,保留了良好的骨强度、骨传导性和一定的骨诱导性,是替代自体骨的理想选择。
近年来,深冻骨在关节置换、髂骨移植等领域广泛应用,并展现了较低的炎症反应和骨吸收率。深冻骨通过低温辐照处理,有效杀灭病原体的同时减少了成骨细胞损伤,其骨整合能力优于传统同种异体骨。异种骨和人工合成骨骨整合能力较差,需要较长的愈合时间。
对于局限型骨内缺损,颗粒状自体骨粉、异种骨粉均能取得良好的成骨效果,而大面积缺损则需要使用有空间支撑性的自体或同种异体骨块(片)修复。深冻骨在生物相容性、骨愈合效果及空间维持能力等方面相较于其他骨替代材料具有明显优势,显示出其在未来骨移植中的广阔前景。本研究总结了近十年深冻骨在口腔颌面部骨修复中的研究进展和临床应用,涵盖了其制备方法、基础研究和临床研究等方面。
1. 制备方法
深冻骨取材自尸体或活体捐献者的骨组织,去除软组织和骨膜并冲洗后,无菌包装后放入-4 ℃的冷库中,12h后降至-80 ℃,最后经Co60辐照灭菌后在深低温环境下长期保存。辐照灭菌是目前处理同种异体骨的常用方法,但是γ射线在杀灭病原体的同时,会降解骨基质中的胶原蛋白,改变骨胶原纤维的结构,影响骨移植物力学性能,尤其是塑性大大降低,这种影响随着射线剂量的增加而增加。
辐照不仅改变了骨的结构,还可能影响骨整合过程中的骨吸收和新骨生成,骨吸收从破骨细胞的活化开始,但是辐照会导致破骨细胞活性降低和新骨生成所需的骨形态发生蛋白和转化生长因子的降解,且骨髓脂肪过氧化释放的自由基会诱导骨坏死和成骨细胞凋亡,引发宿主细胞的免疫反应,导致炎症性骨吸收。相比传统同种异体骨,深冻骨的低温辐照有效减少了骨力学性能的损害。
低温状态下,辐射对胶原结构的破坏衰减,水分子固定可防止自由基的产生,减少脂质过氧化的毒性产物,而深低温处理和储存可以保留部分骨组织中成骨相关细胞和因子的活性。低温条件下辐照灭菌的有效性尚存在争议,所以深冻骨的免疫原性和传播疾病的风险一直是医生和患者顾虑的最大问题,直到1983年美国组织库协会发布了针对同种异体组织的来源和处理的严格协议,确保了移植物的安全性和无菌性,同种异体移植物的使用才逐渐普及。未经脱水处理的深冻骨可以极大程度地保留人体骨组织的机械性能和成骨细胞活性,低温延长了细胞内酶的保存时间,使得深冻骨具有一定的骨诱导作用。不同形状(块状、片状、颗粒状)和结构(松质、皮质、皮松质)的深冻骨材料适用于不同类型和程度的骨缺损,甚至可以根据缺损区域定制骨移植物,能更好地贴合修复需求。
2. 临床前研究
深冻骨的临床前研究主要通过在兔或大鼠上移植不同类型的骨材料(如深冻骨、自体骨、冻干骨等),比较骨体积变化和组织学分析等指标。Lima等比较自体骨与深冻骨在兔的骨整合情况,发现自体骨组新骨形成早,骨整合效率更高,但尽管深冻骨初期有更多失活骨,后期同样有明显的新骨形成。深冻骨具有良好的骨缺损修复能力,能促进植骨区远处骨沉积,骨整合性能较冻干骨好,但是与自体骨相比,同一时期内深冻骨的残留骨颗粒和失活区域较多。
在生物安全性方面,Zou等在大鼠的研究发现尽管深冻骨在植入初期可能引发较强的免疫反应,但在12周后免疫反应趋于平稳,表明深冻骨不会对免疫系统产生长期影响。这种早期免疫反应可能与该实验自行制备深冻骨过程中存在的潜在污染有关。在深冻骨与种植体骨结合方面,Ribeiro等在移植自体骨和深冻骨同期植入了种植体,术后即刻和18周后深冻骨组的种植体稳定性、移除力矩、骨结合率都与自体骨组相似,证明深冻骨可以作为自体骨的有效替代材料。
3. 深冻骨在颌面骨缺损中的临床应用
3.1 颌面部大范围连续性骨重建
深冻骨较自体骨有骨量充足不受限的优点,是修复因肿瘤、外伤等导致的大面积骨缺损的理想选择。Maiorana等和Bucci等分别报道了深冻骨用于先天性外胚叶发育不全和下颌骨成釉细胞瘤节段性切除后的大范围骨重建病例,术后均取得了良好的临床效果。与其他技术联合使用时,如Baldan等结合富血小板纤维蛋白膜和钛网重建严重萎缩上颌骨;Schlund等联合自体髂骨骨髓和桡骨前臂皮瓣修复严重外伤导致的单侧下颌骨大面积粉碎性骨折,术后移植物均融合良好且无并发症。
从长期修复效果来看,Deluiz等和Vieira等的研究显示深冻骨移植位点的种植体中长期功能性负载后,移植物与基骨融合良好,且体积稳定。深冻骨修复颌面部大范围连续性骨缺损的文献以病例报道为主,这可能是患者数量少、手术难度大以及技术敏感性高等因素所致。虽然病例数量有限,无法系统验证深冻骨的临床的效果,但是上述病例术后都达到了良好的骨增量效果,证明了深冻骨单独使用或结合其他辅助技术修复大面积颌骨缺损的可行性。
3.2 牙槽嵴重建
与自体骨相比,深冻骨可以获得良好的牙槽嵴重建效果,甚至得益于深冻骨量不受限的优点,能达到更大的骨体积增加。然而,组织学分析结果显示,同一时间点深冻骨骨改建和重塑进程慢于自体骨,新生骨和活骨面积较自体骨低,坏死骨面积和剩余骨面积较大。但是Ferraz等发现深冻骨接触部位的细胞外基质矿化率较高,碱性磷酸酶、骨涎蛋白和骨钙素基因的表达也高于自体骨组,表明了深冻骨组来源的细胞具有更高的成骨活性。虽然深冻骨整体所需的愈合时间较长,但常规愈合时间植入的植体骨结合良好,能获得与自体骨相当的初期稳定性,术后种植体存留率没有显著差异。
根据2023年发布的《种植牙核心结果集和测量的国际共识报告》,硬组织增量的术后并发症主要包括术后疼痛肿胀反应、术后出血、伤口裂开等。深冻骨的术后并发症发生率在22.41 %左右,其中感染(10.3%)和伤口裂开(8.62%)可能导致最终移植失败,其他并发症及时治疗后无明显影响。与自体骨相比,深冻骨移植可以避免取骨导致的不良反应,Xavier等在需要进行双侧骨增量的患者分别使用深冻骨和自体骨,自体取骨区出现了明显的术后肿胀和疼痛,所有患者均表示更倾向于使用同种异体骨。总的来说,与其他骨移植材料相比,深冻骨在早期并没有表现出更高的术后并发症发生率,但是长期并发症情况和修复体功能行使情况的研究尚待深入。
3.3 上颌窦提升
上颌窦提升术是解决上颌后牙区骨高度不足的常用骨增量方法。有研究分别对比了深冻骨和自体骨、脱蛋白小牛骨(deproteinized bovine bone mineral,DBBM)在上颌窦提升的成骨效果,单独使用DBBM 可以在上颌窦提升中能实现新骨生成并与种植体形成良好的骨结合,而深冻骨能达到与自体骨、DBBM 相似的成骨效果,并允许种植体植入,虽然深冻骨组术后6个月骨吸收率较高,但不影响种植体骨结合,术后存留率达97.78%。
深冻骨术后骨吸收率普遍较高(35%~46%)是深冻骨的缺点之一。深冻骨的骨吸收率与松质骨比例密切相关,Spin-Neto等发现纯松质骨块较皮松质骨块的骨吸收更明显,但当深冻骨与异种骨合用时,骨吸收率明显降低。能否通过与其他类型骨移植物合用减少深冻骨骨吸收率仍需要进一步临床研究来证明。
4. 深冻骨的发展现状与未来研究方向
深低温冷冻同种异体骨在骨缺损修复展现出诸多优势,在国际上得到了广泛的应用和认可,而国内深冻骨的应用仍普及不足。首先,国内同种异体骨库的建设滞后。目前,国际上以美国组织库学会和欧洲组织库协会为首的骨库已进入统一化和商业化的运营。相比之下,国内骨库建设起步晚,后续发展迟缓,且现有骨库资源分布不均,缺乏完善严格的监管体系确保组织来源的合法性和处理程序的规范性。其次,国内对于组织修复材料的需求大但是供应少。同种异体移植物的来源主要是遗体和活体组织捐献,而国内遗体器官捐献数量远低于实际需求数。供体来源的缺乏和监管体系的不完善是同种异体骨包括深冻骨在内无法在国内普及的主要原因。
对此,亟需加强国内骨库建设,通过技术进步降低处理和运输成本,推动组织库向标准化和商业化发展;同时积极推动遗体捐献和活体供体的招募,增加同种异体骨的来源。深冻骨虽然可以有效增加术后骨体积,但存在愈合时间长、骨整合较慢、骨吸收率高及可能引发免疫反应等问题。在牙槽嵴重建的临床研究中,缺乏对深冻骨与异种骨、人工骨的比较研究,这可能是由于在严重缺损情况下,通常推荐使用骨块进行修复,而异种骨和人工骨的机械强度不足,限制了其适用性。深冻骨产品形式多样,机械强度高并具有一定的骨诱导性,这些特性使其能够克服异种骨和人工骨在强度方面的缺陷。而深冻骨与其他骨替代材料的联合使用或与不同的骨增量术式结合是否能进一步改善临床效果,仍待深入研究。
来源:唐卿炜,杨帆.深冻同种异体骨在口腔颌面骨缺损修复中的应用进展[J].口腔医学研究,2025,41(09):750-754.DOI:10.13701/j.cnki.kqyxyj.2025.09.003.