颌骨囊肿诊治及应用组织工程骨修复骨缺损研究进展

2021年1月22日 中国实用口腔科杂志

    1.颌骨囊肿的分类及诊断

    囊肿是一种病理性的有上皮衬里的腔洞,内有液体或半液体,可以是单囊,也可以是多囊,其是颌面部常见的病损。颌骨囊肿多为牙源性囊肿,相比其他骨,囊肿更易发生于颌骨,主要是因为其有神经外胚层细胞残余的存在。牙源性囊肿又分为发育性和炎症性两类,二者都具有上皮性来源,如马拉瑟上皮剩余细胞、成釉器上皮剩余或牙板上皮剩余细胞,其特征为生长缓慢但有扩张倾向,通常无自觉症状,虽然生物学特征是良性的,但如不尽早诊断并治疗,可形成巨大型囊肿。

    伴随着骨吸收和向周围组织扩张,囊肿体积增大可导致重要结构如下牙槽血管神经束和上颌窦受累及,以及造成面部不对称等。且牙源性囊肿的恶变在文献中也有报道,恶变可分为原发性骨内癌和源于牙源性上皮残余物的罕见颌骨恶性肿瘤。牙源性囊肿中最为常见的是根尖周囊肿,有些根尖周囊肿的上皮衬里与其相关牙根管相通,有些则不相通,一般认为后者不会随着根管系统中微生物刺激的清除而消失,因此手术治疗是不可避免的。

    相比而言,牙源性角化囊肿、牙源性钙化囊肿等囊肿对患者伤害更严重,导致的骨缺损范围也更大从而更不易修复。早期世界卫生组织(WHO)头颈部肿瘤分类认为牙源性角化囊肿属于囊肿疾病,2005年将其归为良性肿瘤,虽然在最新的2017年版分类中又将其重新归到囊肿类别内,但其在生长模式上仍比其他颌骨囊肿有更大的侵袭性,也更容易复发,因此更应慎重诊断。牙源性角化囊肿好发于下颌骨后部(第三磨牙区域)及下颌升支,上颌磨牙区也较为常见,组织病理学有特征性表现:有薄的鳞状上皮衬里、上皮-结缔组织界面相对清晰、上皮基底细胞层胞核排列成栅栏状、角化不全上皮层呈波浪状、上皮-结缔组织界面通常无炎症,当观察到这些表现就可以确诊为牙源性角化囊肿。但有时这些特征性表现仅在局部出现,且典型衬里上皮可能由于炎症而消失。

    Cserni等提出,即使未观察到典型衬里上皮,如果有非角化上皮和细胞核排列成栅栏状的基底细胞以及上皮呈现特征性的免疫表型[基底层B淋巴细胞瘤-2(Bcl-2)蛋白和斑片状或弥漫性细胞角蛋白17(CK17)染色阳性、上皮表层细胞角蛋白10(CK10)染色阳性],也很有可能诊断为牙源性角化囊肿。

    2.颌骨囊肿的治疗方法

    颌骨囊肿的主要治疗方法是手术刮治。根尖周囊肿和含牙囊肿等不具有侵袭性,刮治术后一般复发性很低。但如果囊肿体积过大,一般先进行开窗减压术,使囊腔与口腔相通,以此触发同位骨的再生从而减小囊腔的直径或体积。由于牙源性角化囊肿具有较大侵袭性,易复发,因此减压术合并后期刮治术可有效降低此囊肿的复发率。

    Oh等对27例牙源性角化囊肿患者行减压术合并刮治术后的效果进行随访研究发现,减压术后平均9.8个月囊腔的最大直径减小了59%,菲薄易碎的囊壁变厚变硬,且在术后5.8年的随访期内无复发。然而无论何种手术方法都会在术后遗留空虚的骨腔,这些骨腔可不做任何处理,通过血块机化或软组织覆盖达到自行愈合;也可充填自体骨或骨替代材料。

    骨是一种动态的、具有高度特异性的连续组织,其具有独特的重建功能,在人的一生中都能进行骨改建过程。如果缺损范围较小,骨可以在几周内自行恢复,不需要手术干预;但是当缺损范围达到临界值,则需要进行骨移植或成骨材料的充填。临界性骨缺损的经典定义是动物体内终身不能自行修复的最小骨缺损。这种缺损有大量骨流失,直接影响再血管化和组织分化,骨缺损处仅为纤维性愈合而不能达到骨性愈合,患者需要经历长期术后治疗,严重影响其生活质量,也给社会经济和科学研究带来挑战。因此,更应重视促进此类缺损的骨组织再生。

    Asutay等通过3D-CT对40例二维直径大于3 cm的大型下颌骨牙源性囊性病变进行了体积测量,发现平均体积为(14.23±8.49)cm3。这样的大型颌骨囊肿即使进行了减压术后骨腔有所减小,但仍不能自行愈合,需要充填自体骨或人工材料以促进骨形成。

    3.组织工程骨修复颌骨囊肿骨缺损的研究

    3.1 种子细胞和支架材料

    目前对因先天畸形、肿瘤及颌骨囊肿切除、外伤等造成的大型上下颌骨缺损的修复在口腔颌面外科仍是一个挑战。组织工程骨修复是再生医学的一大进步,是将干细胞和生物材料结合起来,促进那些无自我重建功能的组织和器官再生。用于组织工程治疗骨缺损的干细胞种类有很多,如胚胎干细胞、诱导多能干细胞和间充质干细胞等,但前二者有着共同的缺点即可能形成畸胎瘤和具有免疫原性,且常因培养方法使用非人细胞或细胞本身有致瘤性而被限制临床使用;而间充质干细胞不仅具有分化成内胚层和外胚层细胞的潜能,还具有免疫调节性能,可以平衡免疫反应和调节炎性反应,因而成为组织工程骨修复的常用种子细胞。

    自体骨移植虽然是最好的移植材料,但由于需要开辟第二术区,以及对儿童和老年人来说取骨量有限等缺点而限制了其使用。同种异体骨由于来源有限、伦理问题以及有潜在疾病传播可能性(如艾滋病毒、乙型或丙型肝炎病毒等)也未广泛使用。相比而言,人工合成的骨材料更具前景,逐渐在临床上应用。

    理想的支架材料应具备以下特点:良好的生物相容性、生物降解性、骨传导性及骨诱导性,具有类似骨的多孔结构,力学抵抗性好,易于使用且安全。羟基磷灰石(HA)和β-磷酸三钙(β-TCP)是目前具有代表性的人工骨替代材料,但它们都有缺点,前者植入后不能长入新骨而是一直保留在植入区,后者易在新骨长满缺损区之前就被吸收使骨腔不能愈合。因此,临床上更倾向于使用以二者为成分的双相磷酸钙(BCP),使2种材料能与宿主骨形成很强的直接连接。不过虽然通过加入HA能增强β-TCP的机械性能,但BCP的强度仍然小于皮质骨的抗压强度。

    还有学者提出,与天然骨有着相同成分的碳酸盐磷灰石能以合适的速度吸收,较HA和β-TCP更能促进骨形成。脱矿骨基质也可作为一种充填材料,其来源于人骨,经酸处理脱去矿化基质但仍保留骨形态发生蛋白、成纤维细胞生长因子等,所以具有骨诱导性能,但由于制备过程,大部分成骨性能已丧失,且因力学性能较差而通常不单独使用。

    目前,Geistlich Bio-OSS胶原骨是一种比较好的填充材料,其成分包含90%的Geistlich Bio-OSS 和10%的猪胶原蛋白,其中Geistlich Bio-OSS 主要为去蛋白牛骨。GeistlichBio-OSS胶原骨既有纯胶原的柔韧性,能够适应缺损形状,又有无机骨的机械性能,能够防止创口塌陷,还能在生理盐水的水合软化作用后具有可塑性和凝聚性从而不需使用薄膜覆盖。因此,Geistlich Bio-OSS 胶原骨或许是一种很好的可用于接种组织工程骨种子细胞的支架材料。

    3.2 动物实验研究

    在动物实验中证明组织工程骨的有效性是进一步临床试验的基础。骨缺损修复的动物实验研究主要通过手术方法造模,有钻孔模型和临界性骨缺损模型。Prahasanti等选取14只雄性Wistar大鼠,拔除下颌前牙造成牙槽骨缺损模型,实验组植入接种了人牙髓间充质干细胞的羟基磷灰石支架,对照组仅植入单纯支架,通过分析激活破骨过程的核因子κB受体活化因子配体(RANKL)和具有骨保护作用的骨保护素(OPG)表达情况来评价成骨效果,免疫组化结果显示:治疗组OPG表达显著高于对照组,而RANKL表达在治疗组显著低于对照组,差异均有统计学意义;OPG表达与RANKL表达有强负相关关系。

    Jin等选择15只大鼠,手术造成直径2 mm、深1 mm的单侧下颌骨缺损,选择多肽水凝胶为支架材料,人牙髓间充质干细胞和脂肪间充质干细胞为种子细胞进行组织工程修复,6周后处死大鼠,Micro-CT扫描并计算骨体积分数(骨小梁体积占总骨组织体积的百分率)等,结果显示:脂肪间充质干细胞组的成骨时间和成骨量显著早于和高于牙髓间充质干细胞组。

    Konopnicki等在小型猪下颌下缘制作3处长和宽均为2 cm的贯通性临界性骨缺损,用接种了猪骨髓间充质干细胞的β-TCP复合聚己内酯支架进行修复,术后8周显示接种细胞支架组平均有22.1%面积的骨形成,而无细胞支架组仅有1.87%面积的成骨,且细胞支架组有较多的血管形成。

    Cui等在小型猪下颌骨上用电钻制作直径10 mm、深5 mm达骨髓腔的圆柱形骨缺损,选择猪骨髓间充质干细胞接种到脱矿骨基质支架上进行培养,研究对比了不同的培养方法在成骨上的优劣,发现直接将分离纯化后的骨髓间充质干细胞悬液接种到支架上扩增7 d后植入的效果较传统的二维培养扩增更好,材料植入4周后进行CT扫描测量,结果显示三维培养细胞组的剩余骨缺损面积最小。还有学者选择山羊进行临界性骨缺损修复的研究。虽然不同学者选用的间充质干细胞来源不同,但通过对公认指标如骨体积分数的评价,可发现间充质干细胞复合人工支架材料能在不同动物模型中都获得较好的促进骨缺损修复效果,这也为组织工程骨的临床应用提供了一定的指导作用。

    3.3 临床应用研究

    目前组织工程骨在动物实验中取得了较好的研究结果,但是在临床上的研究仍然不是十分深入。2018年,Redondo等对上颌骨根尖周囊肿患者进行探索性临床研究,试验起始纳入11例患者,因样本污染弃去2例,最终纳入共9例,患者囊肿直径2~4 cm。取其自体牙槽骨海绵状骨以获得骨髓间充质干细胞,并抽取其静脉血以制备BioMax支架,细胞在支架上培养4周后植入患者骨缺损处,术后7个月行CT扫描发现治疗后缺损处骨密度明显增高,且临床检查无炎症及其他不良反应。但此研究获取骨髓间充质干细胞的方法为取患者牙槽骨样本,相比取骨髓样本而言创伤较大,且样本易被各种微生物污染,因此这种治疗方法还需要进一步完善。

    Ahn等报道了1例10岁牙槽突裂和口鼻瘘男性患儿,有唇腭裂修复史,用PCL材料根据牙槽骨缺损定制生物可降解支架,但学者没有选择在实验室中分离纯化骨髓间充质干细胞,而是直接将骨髓抽吸液接种在支架上孵育20 min后即将其植入牙槽突裂缺损处,并用微型螺丝和微型钛板固定支架。植入后4个月,虽然钛板部分暴露,但发现口鼻瘘已闭合,牙槽突缺损处也有骨桥形成;术后6个月CT测量骨体积和密度发现,新生骨的体积占总缺损体积的45%,新生骨的矿化密度接近于缺损周围正常骨的CT值单位。

    2019年,Son等报道1例14岁女性左下颌单囊成釉细胞瘤病例,测量显示病损大小5.0 cm×2.5 cm,体积48 cm3,刮除囊肿后,取患者的自体骨髓以获取骨髓干细胞,体外培养6周后与纤维蛋白凝胶以1∶1的比例混合后注射入囊腔,术后1年曲面体层片显示骨再生效果良好,且在之后2年的随访期中囊肿无复发。

    Meshram等对5例发生于上、下颌骨的良性病损进行手术刮除后,取患者自体颊脂垫组织以获得脂肪间充质干细胞作为种子细胞,经体外培养成骨诱导后,离心制成颗粒并注入患者骨缺损处。曲面体层片和CT显示,所有患者在术后1个月出现骨缘周围融合和粗糙的不规则小梁状骨组织,术后3个月和6个月显示致密骨替代。上述2位学者的试验虽然仅为干细胞移植,但是为今后组织工程骨种子细胞的选择提供了依据。

    综上所述,目前对于大型颌骨囊肿遗留的骨缺损尚缺乏有效的治疗方法,组织工程骨修复骨缺损极具临床应用前景,虽然自体干细胞移植短期疗效好且安全性高,但远期疗效及安全性尚需进一步观察,并需形成完善的临床治疗体系,以便临床推广应用。

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