垂直牵张增高兔下颌牙槽嵴动物模型的建立
【摘要】 目的：自制种植型牵张器,增高兔下颌骨验证其成骨效果，为进一步探索牵引成骨的分子生物学机制建立动物模型。方法:日本大耳白兔20只，随机分4组，每组5只，选取一侧下颌牙槽嵴为实验侧，对侧为对照。实验侧于颏孔前矩形截骨，植入一枚种植型骨牵张器，延迟5天后垂直牵张加高牙槽嵴，2次/d，0.5mm/次，共加力牵张4d，分别于牵张后1周、2周、4周、8周处死各组动物，游离下颌骨，大体观察，X线观察，组织学观察。结果:除一枚牵张器松动脱落外，其余牵张器固位稳定牵张成骨效果良好，牙槽嵴平均加高3.26mm，X线及组织学显示，牵张间隙新骨逐渐形成，8周时牵张间隙被成熟新生骨修复。结论:自制种植型牵张器性能良好、体积小、位于骨内，本实验建立了可重复性强、成本低的兔下颌牙槽嵴垂直牵张成骨的动物模型。
【关键词】 牵张成骨 牙种植 牙槽骨
The Establishment of an Animal Model of Vertical Distraction Osteogenesis in Rabbit
Abstract Objective: The purpose of this project was to introduce the new type of implant?distraction device and validate the effects of osteogenesis,to investigate the mechanisms of distraction osteogenesis,to build the rabbits model of vertical mandibular alveolar rideg augmentation. Methods: Twenty rabbits,were randomly divide into 4 groups,each group comprising 5 rabbits.A box?shaped osteotomy on the random side of the alveolar bone were carried out and a implant?distraction apparatus was placed.After five days,the alveolar ridge was vertically augmented at the rate of 1.0mm/d and the frequency of 2/d by rotating implant?distraction for 4 days.At the point of 1 week,2 weeks,4 weeks,8 weeks of DO,five rabbits were killed,and histological and radiographical evaluations were carried out. Results: During the distraction period, all dental implant?distraction apparatus obtained good healing except one falled for inflammation .The alveolar ridge was vertically augmented 3.26mm on average.The radiolucency in the distraction site disappeared in 6 weeks. Conclusions: The dental implant?diatraction device in this study have excellent performance in vertical alveolar ridge augmentation with its small bulk. The rabbit model have a characteristic of low cost,and repeatable.
Key words distraction osteogenesis; dental implant; aloeolar bone
自从上世纪初Codivlla首次尝试牵张成骨术（distraction osteogenesis, DO）以来，苏联学者Ilizarov［1］在50年代规范了DO技术，并在四肢长骨矫形中取得成功。DO技术应用于颌面部畸形的矫治［2］，是近10多年的事情，但是所用牵引器粗大笨重，操作复杂，成骨时间长［3］。故需要一种小巧简便的牵张装置，同时需要对牵张成骨的分子生物学机制进行深入研究，以便简化手术程序，加快成骨速度。本实验用自制的种植型牵张器增高兔下颌牙槽嵴［4,5］，旨在论证其可行性，并为进一步研究牵张成骨的分子生物学机制建立动物模型。
1 材料与方法
1.1 种植型牵张器
自行研制的圆柱形种植型牵张器20枚（基部：外直径4.0mm，螺距0.75mm；内直径2.0mm，内螺距0.25mm。内螺杆：直径2.0mm，螺距0.25mm。定向导针：长2.0～3.0mm,直径0.75mm ,见图1）。配套工具有加力工具及种植专用配套钻头。
1.2 实验动物及分组
日本大耳白兔20只，雌雄不限，体重2.0～2.5㎏，适应性圈养1周，随机分为4组，分别为牵张后1周、2周、4周、8周组，每组5只。
1.3 动物模型的建立
1.3.1 下颌骨截骨术
将实验兔按0.2ml/kg肌注速眠新麻醉，术区用3%NaS脱毛、2%碘酒消毒、铺巾。从下颌骨正中联合处沿下颌骨下缘内侧向后约1.5cm切开皮肤、肌肉、骨膜，显露下颌骨。用摆动锯从颏孔前缘向前与下颌骨上缘平行水平截骨，两端向牙槽嵴方向垂直截骨，形成8×5mm骨升段，见图2。
1.3.2 牵张器的放置
在升骨段对应的下颌骨处确定种植牵张器的方向和位置，用种植体配套钻头逐级制备种植牵张器就位窝，在备洞过程中用生理盐水降温、防止骨坏死的同时，注意调整窝洞的方向以确保种植牵张器的正确就位。种植牵张器就位后全层缝合骨膜、肌肉、皮肤，种植体内部螺杆约有5mm暴露于口外，以便将来牵张加力，术后常规肌注青霉素3天。
术后5天，将实验兔每天牵张2次，每次旋转牵张器内部螺杆2圈，每天升高1.0mm，总共4天即升高牙槽嵴4.0mm。牵张结束后分别在术后1周、2周、4周、8周处死实验兔进行观察。
1.4 观察方法
1.4.1 临床观察
观察牵张器基部与下颌骨结合情况及其与周围软组织关系，检查种植体的稳定性，观察牵张区的愈合情况及牙槽嵴增高的情况。
1.4.2 放射线观察
用牙科X线机，拍摄牵张器植入后各期的双侧下颌骨离体标本，保持放射条件不变：64Kv，6.5mA，曝光时间0.4s，距离5cm。
1.4.3 牙槽嵴升高高度的测量
将X线片输入到机，利用牙片图像处理系统 (Vixwin2000 Digital Imaging Software)进行测量，首先测量隆起最高点至下颌骨下缘的距离，再测量对侧相同位置点至下颌骨下缘的距离，两者之差可视为牙槽嵴升高的高度，用牵张器基部标定放大率计算出牙槽嵴实际增高的高度。
放大率=（X线牵张器基部长度-实际长度）/实际牵张器基部长度
1.4.4 组织学检测
将牵张器基部从离体标本旋出，将组织块修剪成1.5cm长的包括牵张区的整段下颌骨，放入新的3%中性福尔马林中固定，6.5%硝酸脱钙，酒精逐级脱水，浸蜡、包埋，切4μm厚的组织切片，切片方向为下颌骨的横断面，作HE染色，光镜观察。
2 结果
2.1 临床观察
在整个实验过程中除一枚种植型牵张器因伤口感染发生松动而取出外，其余实验动物均保持健康，种植型牵张器的机械性能较好，无折断，在牵张时牵张器外部结构稳固未发生移动，牵张器周围软组织无感染及粘连，牵张器与骨结合紧密，在旋下外部结构时，除1周组外，其余阻力较大。下颌骨明显隆起，牵张1周，截骨线清晰可见，质地较软，颜色暗红；牵张2周，截骨线依旧可见，但界限不清，质地较韧，颜色微红；牵张4周，截骨线模糊，质地较硬，有如骨松质，中心处颜色略深；牵张8周，牵张区骨的质地、颜色与周围骨质无区别，但表面不如周围骨质光滑，骨升段与周围牙槽嵴呈平滑连接。
2.2 放射线检测
手术1周后牵张区呈大的透射区，骨皮质连续性中断，牵张间隙两端界面清晰可见，牵张间隙呈低密度影像，新生骨小梁开始沿牵张方向从界面向间隙中央生长。2周后，牵张间隙两端界面较明显，新生骨小梁充满整个间隙，牵张间隙密度增加，但牵张中心区域牵张器周围呈低密度影像。4周时牵张区密度进一步增高但不如周围骨组织。8周时，骨皮质已连续，牵张间隙内密度显著增加，难以辩认新、原骨界面，骨纹理呈极向性排列，但牵张中心区域骨密度仍低于其他区域，见图3。
2.3 牙槽嵴增高高度的测量
利用Vixwin2000牙片图像分析系统软件分析X光片测得牙槽嵴增高高度：3.26±0.23mm。
2.4 组织学观察
1周组：牵张区域出现沿牵张方向排列的胶原纤维，并且可见大量增生的血管及成群的细胞，主要为成纤维细胞、成骨细胞和间充质细胞。
2周组：牵张区主要由沿牵张方向排列的胶原纤维充填，骨断端交界处有少量类骨质和幼稚骨小梁沿胶原纤维构成的网架矿化，牵张间隙内的细胞主要是成骨细胞。在牵张区未发现软骨岛，靠近种植体处有大量的成纤维细胞。
4周组：牵张间隙为蜂窝状骨小梁充满，但非常疏松，排列与牵张方向一致且整齐有序，成骨和破骨均活跃，其间仍有少量的纤维组织、结蒂组织，可见成熟的骨陷窝，靠近种植体处有大量细小的编织骨，已有一些形成短小的板状骨，排列成骨小梁，表面成骨细胞活跃。
8周组：牵张间隙被新骨组织充填，新生骨与原有骨组织界面已不明显，板层骨沿哈佛氏管紧密排列，成熟骨皮质结构已经形成，与周围骨密质相连，骨髓腔内破骨细胞活跃，新生骨部分吸收，髓腔相通（图4）。然而在2个标本中发现：牵张间隙中央纤维结缔组织较多，且板层骨排列较紊乱。
3 讨论
牵张成骨术(distraction osteogenesis， DO)是指通过对骨切开后用牵张装置按一定的速度和频率牵开，促使牵张间隙中新骨形成的外科技术。同传统的手术相比，DO不仅能使骨组织再生，同时使骨周围的软组织、神经、血管也同步生长。目前，DO在颌面外科中用于各种先天畸形、后天畸形。如何加快成骨，研究牵张成骨分子生物学机制成为热点。DO技术的实现需要借助于牵张器来完成，应用于颌骨的牵张器从粗大笨重的外置式到内置式［6］，又从内置式发展到精密小巧的种植式［7］。种植型牵张器采用螺纹种植体作为牵张器，牵张器位于骨内，既是固位部分，又是施力牵张部分，为牙槽嵴萎缩的患者提供了一种新的牙槽嵴牵张增高的方法。常规截骨，植入双螺纹种植式牵张器，5天后加力，牵张4天，共抬高4mm，8周后X线检查及组织学观察显示输送段和牵张段与种植体呈骨性融合，表明牵张成骨增高牙槽嵴实现。本实验所用20例样本中仅有1例失败，兔下颌骨垂直升高3.26±0.23mm，成功率达95%。
本实验中自行研制的种植型牵张器精密、小巧，在口外加力，避免了牵张器位于口内引起的松动、脱落以及加力不便等缺点,同时保持了实验动物原有的颌关系，使牵张成骨能够顺利完成［8～10］。报道，研究颌骨种植型牵张器多用狗、猪、羊等较大型动物，而研究牵张成骨分子生物学机制多采用兔、鼠［11］。由于兔、鼠体积小，客观上要求牵张器也更加小巧精密，制作工艺难度大，造价高。本实验选择兔作为牵张成骨实验对象，设计制造出与之相应的种植牵张器，实现了牵张成骨，成功率达95%以上，而且兔温顺廉价，便于饲养及操作。
DO技术以其特有的优点应用于临床治疗颌骨骨量不足引起的面部畸形，并取得了令人满意的治疗效果。但是，DO技术操作复杂，疗程长，给临床医生及患者带来极大不便［12，13］。对牵张成骨分子机制的研究，更好的为临床服务，成为众多学者共同关注的问题。本实验建立了牵引增高兔下颌牙槽嵴动物模型，进一步研究牵张成骨分子生物学机制，为临床牙槽骨萎缩病人的义齿修复治疗创造更有利的条件。
【文献】
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