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1、福建医科大学 硕士学位论文 硫酸钙人工骨对山羊下颌骨牵引成骨的影响 姓名：张旭辉 申请学位级别：硕士 专业：口腔临床医学 指导教师：郑杰 20100501 目的 硫酸钙人工骨对山羊下颌骨牵引成骨的影响 研究生：张旭辉 导师：郑杰副教授 中文摘要 1 ，建立山羊双侧下颌骨牵张成骨实验动物模型，探讨硫酸钙人工骨对山 羊下颌骨牵张成骨早期新骨生成的影响，为硫酸钙与牵引成骨的结合提供理论 依据。 2 ，探讨局部使用硫酸钙对血清总钙离子浓度变化有无影响。 方法 8 只山羊随机分为硫酸钙组( A ) 、对照组( B ) ，建立牵引成骨( D i s t r a c t i o n O s t e o g
2、e n e s i s ，D O ) 模型。A 组预牵开3 m m 间隙，注入可吸收自固化型硫酸钙 人工骨；B 组骨段端紧密接触常规牵引。两组均自术后第5 天开始以0 5 m m 1 2 h 的速度牵引，A 组连续牵引7 天，B 组连续牵引1 0 天，使两组颌骨总延长距 离均达到1 0 m m 。两组术前及术后第3 、6 、9 、1 1 、1 4 天颈静脉采血检测血清 碱性磷酸酶( S - A L P ) 活性和血清总钙浓度值。牵引结束后第6 周处死全部动 物，对新生骨进行大体标本观察、X 线观察、脱钙和不脱钙组织学分析、骨密 度测量、生物力学( 三点弯曲断裂最大载荷值) 、牵引区平均骨密度值
3、等检测， 观察新生骨形成的质量。 结果 8 只山羊全部存活，实验期间牵引器固位稳定良好。大体观察：术后均出 现反殆，但不影响进食。对照组其中一只动物左侧下颌骨发生轻微感染，给予 抗生素及局部换药处理痊愈。其余牵张局部无明显红肿、渗出、破溃等。下颌 骨标本牵引区新骨充填良好，骨膜连续，骨皮质部分包裹牵张角，新生骨颊侧 略膨隆，下颌骨被成功牵张延长1 0 l m m 。舌侧新生骨连续性好优于颊侧。X 线观察：两组山羊牵张成骨区域内均出现均匀钙化影，与段端分界线模糊不清。 视觉上看A 组牵张间隙内新生骨质密度明显比B 组高，且未见残余硫酸钙形 成的不规则高密度影。脱钙和不脱钙骨组织切片显示：两组牵张
4、区域自边缘至 4 中央由骨质充填，A 组比B 组有更多的骨小梁出现，骨小梁更加粗大，相互融 合更加广泛，同时在编织骨周围排列的成骨细胞更多，更紧密，未见硫酸钙残 余。血清碱性磷酸酶( S - A L P ) 和血清总钙浓度测定：两组术后S - A L P 活性均 有不同程度升高，其中A 组术后血清A L P 浓度比B 组升高明显( 尸 D ) 。牵引区新生骨平均骨密度( B M D ) 值测定：A 组牵引区平均骨密 度比B 组高( 尸= O 0 1 3 ) 。下颌骨三点弯曲断裂最大载荷测试：A 组牵张成骨区 域的断裂最大载荷( 2 7 9 2 4 3 N ) 明显高于B 组( 2 3 4 1
5、1 7 N ) ，差别具有统 计学意义( P o 0 5 ) ， 甜 鼹 “ 弛竹 跖 “ 跖 2 2 2 2 2 2 2 2 馋 修 “ 的巧黔 “ 科 2 2 2 2 2 2 2 2 “ 盯 叭 钞 观 ”饥 2 2 2 2 2 2 2 2 如 阳 豁 ” 似 竹 记站 2 2 2 2 2 2 2 2 侈 记 力 ：2 稻钉 2 2 2 2 2 2 2 2 仉 n 铭 甜 钞记 2 2 2 2 2 2 2 2 l 2 3 4 l 2 3 4舭旺够斛叭眩盼阱 乏 j 3 篓 躲 踊 奘 鲁 术后天数( d ) 图3 lA 组与B 组术前术后不同时间点血清总钙浓度值比较 F i g u r e
6、3 1 T h ec o m p a r i s o no f t h e 翻可岫t o t a lc a l c i u mv a l u e s d e t e c t e da td i f f e r e n tt i 眦sb e f o r ea n da f t e ro p e r a t i o nb e t w e f l lt h e g u u p A a n d t h eg r o u pB 6 牵引区新生骨骨密度测量 C S 作为一级实验因素，山羊作为二级实验因素，采用嵌套设计，经方差分 析，A 、B 两组比较叩姐仿，差别具有统计学意义，A 组牵引区平均骨密度 比B
7、 组高( 见表3 ) 。 表3 A 、B 两组牵引区平均B M D 值( g c m 2 ，i 4 - S , 栉= 8 ) T a b l e3 T h eb o n em i n e r a ld e n s i t yo ft h ed i s t r a c t e db o n ei nd i f f e r e n tg r o u p s ( g c m 2 ，舅士焉一= 回 注：C S 作为一级实验因素，山羊作为二级实验因素，采用嵌套设计，经方差分析 ( F - 8 1 4 7 ) ，A 、B 两组比较P C 组 B 组 A 组，机械力学实验分析强度D 组 E 组 C 组 B
8、组 A 组，结果提示应用壳聚 糖包裹硫酸钙复合物能促进牵引成骨的新骨生成。 2 8 3 硫酸钙在临床中的应用 C h oB C 等1 5 6 】在2 0 0 0 年4 月到2 0 0 1 年2 月对8 位患颅面短小综合症的男性进行 上颌或下颌牵引成骨，患者年龄从2 至t J 4 0 岁间。牵引停止后经皮注射硫酸钙和 羧甲基纤维素( 1 ：1 ) ，随后定期X 线复查，并跟踪随访1 5 个月。所有患者骨 愈合良好，只有二个成年人比术后一个月时的咬合平面出现约1 0 的倾斜。结果 提示硫酸钙作为经济、有效、较好生物相容性的骨引导生物材料在固定早期对 新骨形成有较好的促进作用。J o n gY e
9、o pK i m 等f 5 7 】也在临床中证实了硫酸钙促 进牵引成骨的效果。1 3 名颅面短小患者在2 0 0 1 年4 月至2 0 0 4 年1 2 月进行牵引成 骨，其中8 例患者术中预先牵开4 m m 间隙并放入9 1 0 粒硫酸钙颗粒，五天后以每 天l m m 的速度牵引直到比预定距离多5 1 0 的距离为止，对照组按常规牵引。 术后每周拍摄X 线片，并用双能X 线及单光子吸收法测量骨密度，术后第二周 实验组即出现轻度到中度的X 线不透光区，而对照组牵引区未出现不透光区。 从牵引区骨密度测量结果看，同期骨密度值实验组比对照组均明显增高，当骨 密度达到正常指标5 0 左右时拆除牵引器，
10、拆除时间实验组比对照组提前3 4 周。 2 8 4 硫酸钙的作用机制的探讨 硫酸钙运用于骨修复，目前文献报道多集中与硫酸钙的骨传导性作用：在 骨缺损区作为空隙的填充物，提供了骨形成所需的基质，并阻止软组织长入【5 8 】， 并随着硫酸钙的吸收新骨逐渐长入。T u r n e r 等【5 9 】在硫酸钙注射治疗狗肱骨近端 骨缺损的实验中发现，硫酸钙逐步被降解吸收，代之以新生的骨组织。新生骨 小梁和骨髓呈同，t l , 圆排列，剩余的硫酸钙位于新形成的编织骨内及临近的区 域，起到骨传导支架作用，无炎症及异物刺激征象。硫酸钙修复骨缺损时新骨 形成量与自体骨修复比较无显著性差异，是自然愈合的4 倍。模
11、拟体液内硫酸 钙降解形成的C a 2 + 与体液中的磷酸根离子结合形成磷酸钙沉淀，在其表面形成 一层松散附着的片状沉淀物，随着硫酸钙的降解，这种磷酸钙沉淀不断形成， 模拟矿物相，持续成骨。也有学者研究认为硫酸钙还有骨诱导作用：W a l s h 等t 6 0 l 用成年杂种阉羊建立股骨远端的网状骨缺损模型，发现硫酸钙组和自体骨组在 缺损区域的新骨形成相似，硫酸钙组新骨更厚但不成熟；通过增强免疫组化染 色都可看到骨形态蛋I 刍( B M P 2 、B M P 7 ) 、转化生长因子1 3 和血小板释放的生 长因子等表达增加。这说明硫酸钙降解吸收后形成的局部微观环境间的化学作 用有助于增强B M
12、P s 等生长因子的表达而产生诱导成骨作用。此外硫酸钙提供 足量持久的C a 2 + ，加速血管生成，并通过改变成骨细胞细胞膜表面钙离子通道 受体的表达，调整成骨细胞的增殖和分化从而使骨达到生物学修复的目的1 6 。 硫酸钙局部降解形成微酸环境，继发引起周围骨组织脱钙反应及由此引发的脱 钙骨基质( D B M ) 和B M P s 释放，从而促进成骨作用。 2 9 引导组织再生膜 F a n gT D 等【6 2 】对大自鼠分成三组进行下颌骨牵引成骨实验，A 组：正常模 式牵引( 5 天延迟期，O 5 m m 天，持续4 天) ，B 组：术中快速牵引( 手术直接 形成4 m m 间隙) ，C
13、组：术中快速牵引加可吸收膜覆盖牵引区。手术后6 周和8 周分别处死批动物，骨组织形态定量分析，发现A 组新生骨区第6 周和第8 周 新骨形成量是正常的8 6 和9 8 ，B 组第6 周只有形成纤维性骨不连，第8 周时也 只有3 7 的新骨形成，而C 组在第6 周和第8 周新骨形成量分别为5 7 和8 8 。结 果提示引导膜对纤维性骨不连的下颌骨牵引成骨的新骨形成有促进作用，在术 中快速牵引成骨中效果更好。E l s h a h a tA 等【6 3 】对1 6 只兔子分为两组进行下颌骨 牵引成骨实验中，手术后实验组牵引区周围覆盖胶原膜，而对照组正常分层缝 合。潜伏期7 天后以2 r a m 天
14、的速度牵引5 天，4 周后拆除牵引器。对标本进行X 线显微照相，分析新生骨高度和表面积，结果实验组比对照组成骨面积大，厚 度厚。但是密度分析却显示对照组要比实验组高。分析原因可能是胶原膜阻止 纤维长入的同时也影响了新生骨区的血管化速度和矿化速度。引导组织再生膜 在牵引成骨、方面报道比较少，目前其促进牵引成骨的作用应用范围、膜种类 的选择、以及其固定问题仍需要进一步研究。 总之，影响牵引成骨的因素多样而复杂，各种加速牵引成骨新骨形成和钙 化的方法各有长处和不足。在临床应用中除了根据动物和基础实验来比较其成 骨效果的差异外，还应该考虑病人的个体差异及耐受力。根据实际情况合理应 用，将整个治疗更加趋
15、于人性化。 擅建堡墨坦当绝丞堡差鱼越 篮酸鲤厶王置型出芏王鲤置奎蔓! 盛置鲍毖堕 参考文献 1 】S w e r m e nG ，S c h l i e p h a k eH ，D e m p fR ，e ta 1 C r a n i o f a c i a ld i s t r a c t i o n o s t e o g e n e s i s ：ar e v i e wo f t h el i t e r a t u r e ：P a r tI ：c l i n i c a ls t u d i e s J I n tJO r a l M a x l l o f a cS u r g
16、，2 0 0 1 ，3 0 ( 2 ) ：8 9 1 0 3 【2 】A n l l i oD J ，O o g o nL A ，K a r r n o d y C S D i s t r a c t i o no s t e o g e n e s i s f o rr e c o n s t r u c t i o n o fm a n d i b u a r s y m p h y s e a ld e f e c t s J A r c hO t o l a r y n g o lH e a tN e c kS u r g ，19 9 4 ， 1 2 0 ( 9 ) ：9 11 - 9 1 6 3 3 H e c k m a nJ D ，R y a b yJ P , M c C a b e J ，e ta 1 A c c e l e r a t i o no ft i b i a lf r a c t u r e h e
