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异体部分脱矿骨修复下颌骨缺损的实验研究

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发表于 2011-9-28 01:20:38 | 显示全部楼层 |阅读模式

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  [摘要]目的:研究异体部分脱矿骨在修复下颌骨缺损中的作用。方法:在实验动物成年犬的双侧下颌骨下缘造成连续性骨缺损。实验侧的骨缺损上植入异体部分脱矿骨,对照侧植入自体新鲜皮质骨。在术后1、2、4、6、12月取出下颌骨,进行大体、X线及组织学观察。结果:异体部分脱矿骨被新生骨取代,未见吸收。结论:异体部分脱矿骨具有良好的组织相容性、骨诱导能力和较高的机械强度,能取得与新鲜自体骨移植相似的效果。
  [关键词]骨移植 异体脱矿骨 骨缺损
  骨缺损修复目前被公认以新鲜自体骨移植的效果最好[1]。它不仅具有支架作用,而且具有骨诱导及骨生成作用。与自体骨移植相比较,同种异体部分脱矿骨移植的材料广泛,可以满足形态和数量的要求,缩短手术时间,避免供骨区并发症的发生,减少患者痛苦,更易于被患者所接受。本实验制备异体部分脱矿骨,修复狗下颌骨大块骨缺损,并与新鲜自体骨移植相比较,现报告如下。
  材料和方法
  一、材料:成年健康杂种狗20只,体重15kg~20kg。
  二、异体部分脱矿骨的制备与贮存:将4只用于供骨的成年健康杂种狗处死,在无菌操作下取四肢长管状骨,去除松质骨、骨髓、骨膜及周围软组织,经过一系列化学处理制成脱矿率为76.2%的异体部分脱钙骨[2]。最后用75%乙醇灭菌,2℃冰箱保存,移植前30min置于生理盐水中。
  三、实验及观察:20只成年健康杂种狗随机分为2组,每组10只。术前6周拔除左侧全部磨牙。拔牙创愈合后进行植骨,硫贲妥钠静脉麻醉,于左侧下颌骨下缘切开皮肤、皮下组织及肌肉。于下颌骨体部造成3.5cm长的骨缺损,并切除骨缺损周边骨膜0.5cm,分别植入异体部分脱矿骨及新鲜自体骨,钛钢板内固定,关闭伤口,分别于植骨术后1,2,4,6,12月摄X线片。取骨缺损部组织HE染色光镜检查修复情况。
  结果
  一、一般观察:全部伤口均一期愈合。大体标本实验组及对照组无明显区别。1个月时,骨床间隙清晰可辨,移植骨与宿主骨之间有纤维愈合。2个月时,骨床间隙模糊,骨质较软。术后4个月,已不易辨别移植物,质地变硬。6个月时,缺损完全修复,似正常骨组织。12个月时,与正常骨组织相同。
  二、X线观察:分别于术后1、2、4、6、12月处死动物,取植骨侧下颌骨拍X线片,检查愈合情况。实验组,术后1个月时移植骨与宿主骨界限清晰,近骨床部分有少量修复性骨痂形成。移植骨X线密度较低,远离骨床部分可见岛状云雾状致密影。2个月时,植骨界线较模糊,移植骨X线密度增高,有新骨形成。4个月时,界限消失,移植骨与宿主骨融合成一片。部分移植骨被宿主骨取代。6个月时,大部分移植骨被新生骨取代,移植骨与宿主骨X线密度基本相一致。12个月时,完全被宿主骨取代,新骨组织与正常骨组织无异常,不留痕迹。
  对照组的各期X线征象与实验组基本相同,只是在术后2个月前移植骨密度曾一度减低。到4个月时与宿主骨基本相同,然后逐渐增高至正常。依据Hilsson等[3]人的X线评分标准,评定实验组与对照组新骨形成的量及密度,实验组X线评分(±s)为4.8±2.3,对照组为5.0±2.1,经统计学处理(t检验),得出实验组与对照组相比较P值大于0.05,无显著性差异。
  三、组织学观察:术后1个月,实验组和对照组骨床周围毛细血管增生,有少量新生毛细血管长入移植骨。植入物周围有大量间充质细胞及成纤维细胞,可见间充质细胞分裂像。有成骨细胞及破骨细胞出现。可见排列紊乱的纤维骨样组织。实验组远离骨床部位移植骨周围可见诱导性骨样组织形成。对照组周边部移植骨内有少量存活的骨细胞。术后2个月,植入物内新生毛细血管增多,可见吸收腔隙。成骨细胞大量出现有新骨形成。可见骨胶原平行排列,骨髓腔开始形成。术后4个月,移植骨与新生骨穿插生长,骨髓腔及骨髓均形成,出现哈佛氏系统。外周新生骨痂改建为成熟骨组织。术后6个月,大部分移植骨已被新生骨取代。12个月,骨组织充分成熟,未见吸收。两组移植骨术后均未见明显炎细胞浸润。
  讨论
  一、部分脱矿异体骨的成骨诱导能力:新鲜自体骨移植由于供血中断,仅有少量细胞由移植骨周围吸收营养而成活。对照组术后1个月在周边部位可见少量存活的骨细胞,说明骨生成作用在一定程度上参与了愈合过程。而实验组的异体部分脱矿骨骨细胞全部坏死,无骨生成作用。但异体部分脱矿骨在植骨后愈合过程中除骨传导作用外,因其含有BMP等有效成份,能诱导血管周围未分化的间充质细胞转化为成软骨细胞及成骨细胞,进而形成新骨修复骨缺损。Dubue报道部分脱矿异体骨具有全脱矿骨相同的成骨诱导能力[4]。本实验中经X线片及组织学观察,见异体部分脱矿骨缺损修复表现为缺损部出现密度逐渐增强的骨痂及间充质细胞向成软骨细胞及骨细胞转化,为一诱导成骨过程。且实验组移植骨周围远离宿主骨部位有新骨形成,因骨缺损部位的骨膜已被去除,这些新骨不可能由宿主骨膜成骨形成,只能是移植骨诱导周围宿主间充质细胞分化的结果。因此认为部分脱矿异体骨的成骨诱导能力,在相当程度上取决于矿物质的含量。脱矿率为76.2%的异体部分脱矿骨使宿主的新生血管侵入不受影响,其成骨诱导能力与全脱矿异体骨相同。
  二、异体部分脱矿骨的组织相容性:移植抗原引起宿主的免疫排斥反应是导致异体骨移植失败的主要原因。异体骨的主要抗原物质是位于细胞膜表面的糖蛋白[5]。经过一系列化学脱矿处理,可以去除异体骨基质中的抗原物质,从而减弱它的抗原性。本实验显示实验组及对照组均无明显炎症反应,其愈合时间大致相同。在未应用任何免疫抑制剂的情况下,实验组植骨材料均未被排出,逐渐被宿主新生骨所取代,说明脱矿处理方法对于去除异体骨的移植抗原具有较好的效果。即使脱矿异体骨在一定程度上仍然具有抗原性,它能被宿主所接受,具有较好的组织相容性。
  三、异体部分脱矿骨的机械强度:理想的骨移植材料不仅应具有良好的组织相容性和成骨诱导能力,而且还要能提供机械支持作用,不易发生骨折。本实验显示,对照组皮质骨移植后,首先发生类似于部分脱矿的过程。4个月前,X线密度曾有所减低,其机械强度逐渐减弱。然后新骨沉积,代替移植骨而修复骨缺损,4个月后恢复正常的机械强度。部分脱矿异体骨移植前的机械强度明显低于自体皮质骨,但脱矿率为76.2%的脱矿骨受力时仅发生变形弯曲而不易断裂。移植物X线密度呈逐渐增高状态,可能是由于脱矿骨在制备时已在移植骨表现及哈氏管周围先行脱矿,宿主骨爬行代替首先发生在脱矿区内,加之骨诱导作用在非脱矿区表面沉积大量新生骨,使骨机械强度逐渐增强,因而不易发生疲劳骨折。
  参考文献
  1.Wilson PD,Miller F,Warburton MJ,et al.Surgical reconstrunction of the skeletion following segmental resection of the bone tumor s.J Bone Joint Surg,1965,47A:1629.
  2.Ma ZG,Zhou SX,Lin BL et al.The mechanical and biological properties of de mineralized cortical bone allografts in animals,J Bone Joint Surg (Br),1991,73B: 791.
  3.Nilsson OS,Urist MR,Panson EG et al.Bone repair induced by bone morphogen etic protein in ulnar defects in dogs.J Bone Joint Surg,1986,68A:635.
  4.Dubuc FL,Uhthoff Hk,Glowacki J et al.The accessibility of the bone induct ion priciple in surface decalcified bone implants.Clin Orthop,1967,55:217.
  5.Prolo DL,Rodrigo JJ.Compemporary bone graft physiology and surgery.Clin O rthop,1985,200:322.
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