超聲骨刀在口腔種植中的應(yīng)用進(jìn)展

崔金禮，付 曼，郝 蕊 綜述 周 弘，吳豪陽審校

超聲骨刀在口腔種植中的應(yīng)用進(jìn)展

崔金禮，付 曼，郝 蕊 綜述 周 弘，吳豪陽審校

超聲骨刀作為一種新型的手術(shù)器械，因其有切割精確、操作容易控制、良好的組織選擇性、患者舒適度高等優(yōu)勢，近年來在口腔種植領(lǐng)域日益受到重視。本文就超聲骨刀相關(guān)基礎(chǔ)研究、相比傳統(tǒng)器械的優(yōu)勢與缺陷、在口腔種植中的臨床應(yīng)用以及使用注意事項(xiàng)作一綜述。

超聲骨刀；口腔種植；骨切割；空化效應(yīng)

1 超聲骨刀的工作原理

超聲骨刀在工作時(shí)主要依靠兩個(gè)重要特性，一個(gè)是逆壓電效應(yīng)，另一個(gè)是空化效應(yīng)。逆壓電效應(yīng)是指在電場作用下，某些壓電介質(zhì)在其極化的方向發(fā)生形變，將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的現(xiàn)象。當(dāng)高頻交流電通過有極性的壓電陶瓷晶體，并使之發(fā)生形變，產(chǎn)生周期性的機(jī)械振動(dòng)，并通過變幅桿進(jìn)一步放大傳遞至刀頭，從而發(fā)揮切割作用。超聲骨刀使用的頻率范圍為24～36 kHz，在此范圍內(nèi)僅切割硬組織，軟組織如神經(jīng)血管等只有在頻率超過50 kHz時(shí)才能被切斷。振幅一般為40～200 μm。運(yùn)行功率可根據(jù)不同的骨質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)整，通常為10～50 W，最高可達(dá)60 W［1］?？栈?yīng)是超聲骨刀的另一個(gè)重要特性，即在一定強(qiáng)度的超聲波作用下，液體振動(dòng)產(chǎn)生微氣泡，這些氣泡在超聲波交替正負(fù)壓強(qiáng)下受到壓縮和拉伸，直至被壓縮破裂而產(chǎn)生的沖擊現(xiàn)象。超聲骨刀利用其空化效應(yīng)使周圍材料移位，減少出血，保持術(shù)野清晰，甚至可以破壞細(xì)菌的細(xì)胞壁，發(fā)揮一定的抗菌效果［2-3］。

2 超聲骨刀的相關(guān)基礎(chǔ)研究

2.1 超聲骨刀與骨愈合骨微觀結(jié)構(gòu)的完整性、骨細(xì)胞的活性以及局部的組織反應(yīng)直接影響到切割位點(diǎn)的骨愈合。超聲骨刀微米級(jí)的切割幅度伴以大量的冷卻液沖洗，減少了對(duì)骨組織的機(jī)械損傷和熱損傷，與傳統(tǒng)器械相比，更有利于骨的愈合。

有研究［1］表明，超聲骨刀對(duì)骨微觀結(jié)構(gòu)的保護(hù)，顯著減少了對(duì)啟動(dòng)骨愈合的細(xì)胞因子和生長因子相關(guān)的復(fù)雜信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)的干擾。Maurer et al［4］觀察3種骨切割器械切割骨面的微觀形態(tài)差異，結(jié)果顯示，相比傳統(tǒng)的切割鋸和切割鉆，超聲骨刀保留了原始的骨結(jié)構(gòu)。骨細(xì)胞對(duì)熱損傷的敏感性已被許多研究［5］證實(shí)，當(dāng)切割位點(diǎn)的溫度超過47℃持續(xù)1 min時(shí)，就會(huì)發(fā)生骨壞死。Harder et al［6］使用3種超聲骨刀器械切割牛的股骨，室溫（21℃）下切割位點(diǎn)溫度增加的中位數(shù)分別為3.0、2.2、1.1℃，切割位點(diǎn)的溫度均低于造成骨壞死的溫度。Mouraret et al［7］在小鼠模型上行骨切割以及取塊骨進(jìn)行移植，分別在術(shù)后3、7 d觀察骨細(xì)胞活性以及成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞的活動(dòng)，發(fā)現(xiàn)超聲骨刀切割位點(diǎn)顯示出更高的骨細(xì)胞活性并減少了細(xì)胞死亡；超聲骨刀制備的骨移植材料顯示出更高的短期細(xì)胞活性以及較多的新骨沉積和骨改建。

局部炎癥細(xì)胞因子和生長因子的表達(dá)，在骨愈合的過程中起著重要的作用。研究［8］表明，與傳統(tǒng)的擴(kuò)孔鉆相比，超聲骨刀預(yù)備的種植窩在愈合過程中更早地出現(xiàn)了骨形態(tài)發(fā)生蛋白4和轉(zhuǎn)化生長因子β2蛋白的增加并減少了腫瘤壞死因子α、白細(xì)胞介素1β和白細(xì)胞介素10等促炎癥細(xì)胞因子的產(chǎn)生，促進(jìn)了早期骨愈合。此外，與傳統(tǒng)的超聲治療器械相比，超聲骨刀切割的骨面不易形成骨內(nèi)血管栓塞［9］，保護(hù)了切割位點(diǎn)骨的血供。

2.2 超聲骨刀與軟組織不同于傳統(tǒng)的切割方式，超聲骨刀通過高頻微振動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)骨的切割，可減少對(duì)鄰近軟組織的損傷。Pavlíková et al［10］使用超聲骨刀和傳統(tǒng)小球鉆在大鼠顱骨上制備骨窗，并通過組織切片觀察腦組織的改變，結(jié)果顯示，超聲骨刀可顯著減少對(duì)大腦灰質(zhì)的損傷，并減少星形膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)纖維細(xì)絲的喪失。此外，即使超聲骨刀直接接觸軟組織，也不會(huì)對(duì)其造成明顯的損傷。Schaeren et al［11］使用超聲骨刀以3 N的壓力直接接觸鼠的坐骨神經(jīng)1 s，結(jié)果并沒有切斷神經(jīng)，僅僅造成神經(jīng)結(jié)構(gòu)和功能的損傷，而且大部分損傷可以通過完整的周圍神經(jīng)鞘進(jìn)行再生修復(fù)，并認(rèn)為該損傷源于刀頭對(duì)神經(jīng)的壓力，而不是超聲骨刀的切割造成的。

3 超聲骨刀相比傳統(tǒng)器械的優(yōu)勢與缺陷

相比傳統(tǒng)器械，超聲骨刀在特定的頻率范圍內(nèi)工作，可減少血管、神經(jīng)、上頜竇黏膜等軟組織的損傷［12］。超聲骨刀在操作時(shí)只需施加很小的握持力和壓力，增加了醫(yī)師操作的舒適度。刀頭小振幅的振動(dòng)確保了切割的精準(zhǔn)性，并減少了骨的流失［4］。切割過程的微創(chuàng)有助于術(shù)后的細(xì)胞修復(fù)和組織愈合［1］。利用其空化效應(yīng)清除術(shù)區(qū)的血液和骨屑，確保手術(shù)視野的清晰。從患者的角度講，超聲骨刀的噪音小，避免了使用錘子敲擊，減少了患者的恐懼感和不適感。

雖然超聲骨刀的獨(dú)特優(yōu)勢已被諸多研究證實(shí)。但是其較傳統(tǒng)器械需要更長的手術(shù)時(shí)間［2，12］，在刀頭強(qiáng)度方面也存在一定不足。Fernández et al［13］認(rèn)為超聲骨刀在切割較厚的骨皮質(zhì)時(shí)效率低下，而且容易導(dǎo)致刀頭疲勞斷裂。近年來通過增加手柄內(nèi)壓電陶瓷的數(shù)量，加大工作功率以及對(duì)刀頭的改良，這些不足已得到較大程度的改善。

4 超聲骨刀在口腔種植中的臨床應(yīng)用

4.1 上頜竇提升上頜后牙區(qū)常由于牙槽骨吸收以及上頜竇氣化導(dǎo)致垂直骨量不足。臨床上通常采用上頜竇提升術(shù)來增加垂直骨高度。無論是外提升還是內(nèi)提升，上頜竇黏膜穿孔都是最常見的并發(fā)癥。超聲骨刀的應(yīng)用在一定程度上有效避免了穿孔的發(fā)生。

4.1.1 上頜竇外提升 研究［14］報(bào)道上頜竇外側(cè)骨壁平均厚度約為0.91 mm，與之相鄰的上頜竇黏膜平均厚度約為0.15 mm。并且在上頜竇外側(cè)壁通常有上牙槽前后動(dòng)脈的吻合支出現(xiàn)。相比傳統(tǒng)的球鉆，超聲骨刀更容易控制切割的范圍，尤其是在軟硬組織交界區(qū)，可減少對(duì)上頜竇黏膜和上牙槽前后動(dòng)脈吻合支的意外損傷。Wallace et al［15］對(duì)100例患者行超聲骨刀外提升術(shù)，將竇黏膜穿孔的幾率從文獻(xiàn)報(bào)道的平均30%降低到7%，且所有的穿孔均發(fā)生在使用手動(dòng)器械分離竇黏膜的過程中。Toscano et al［16］使用超聲骨刀對(duì)56個(gè)上頜竇行側(cè)壁骨開窗，在開窗過程中均未出現(xiàn)竇黏膜穿孔，有兩個(gè)上頜竇在隨后手動(dòng)分離黏膜時(shí)發(fā)生竇黏膜穿孔，有35個(gè)上頜竇在開窗區(qū)遇到上牙槽后動(dòng)脈血管吻合支，均未造成動(dòng)脈損傷。

4.1.2 上頜竇內(nèi)提升 超聲骨刀通過其液壓沖擊作用達(dá)到分離竇黏膜的目的，水流與竇黏膜有更大的接觸面積，從而減少了應(yīng)力集中，降低了竇黏膜穿孔的風(fēng)險(xiǎn)。Jank et al［17］事先用? 1.2 mm的先鋒鉆制造羊上頜竇黏膜穿孔，然后分別采用Summers內(nèi)提升器械、球囊以及超聲骨刀均將竇黏膜提升5 mm，比較提升前后黏膜穿孔長度的變化，發(fā)現(xiàn)超聲骨刀組黏膜穿孔長度的變化最小，超聲骨刀行內(nèi)提升術(shù)能降低醫(yī)源性穿孔增大的風(fēng)險(xiǎn)。Lee et al［18］的一項(xiàng)多中心臨床研究顯示，使用超聲骨刀行上頜竇內(nèi)提升術(shù)成功率達(dá)到95.3%，平均垂直骨量增加了5.7 mm，甚至在某些牙槽嵴嚴(yán)重吸收的病例可以作為外提升術(shù)的替代方法。

4.2 自體骨移植自體骨一直被認(rèn)為是口腔植骨材料的金標(biāo)準(zhǔn)［19］。臨床上可根據(jù)不同需要選擇骨顆?；蚬菈K來修復(fù)骨缺損。

4.2.1 超聲骨刀收集骨顆粒 當(dāng)骨缺損較小時(shí)，利用超聲骨刀可以方便地獲取皮質(zhì)骨顆粒，并減少對(duì)骨細(xì)胞的熱損傷。Berengo et al［20］研究顯示使用超聲骨刀收集骨皮質(zhì)顆粒，其有效骨的含量達(dá)到55%，骨細(xì)胞活性效果優(yōu)于傳統(tǒng)的球鉆和擴(kuò)孔鉆。雖然超聲骨刀在收集骨顆粒方面存在一定的優(yōu)勢，但在某些方面尚不能替代傳統(tǒng)器械。Miron et al［21］的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明超聲骨刀收集的骨顆粒在細(xì)胞活性和促進(jìn)骨形成分子的釋放量方面低于骨磨和皮質(zhì)骨刮取器，作者分析可能是受到超聲骨刀震動(dòng)和所取骨形態(tài)偏小的影響。

4.2.2 超聲骨刀取塊狀骨 當(dāng)缺牙區(qū)牙槽骨缺損較大或使用骨顆粒無法固定時(shí)，可以用塊狀骨修補(bǔ)骨缺損。塊狀骨通常取自下頜骨、顱骨、髂骨等部位，超聲骨刀憑借其較小的振幅精細(xì)安全的切骨，減少了對(duì)鄰近解剖結(jié)構(gòu)的損傷，降低了手術(shù)并發(fā)癥。Happe［22］報(bào)道了用超聲骨刀在40例患者的下頜升支部取塊狀骨修復(fù)骨缺損，結(jié)果顯示在供區(qū)和受區(qū)均未出現(xiàn)明顯的手術(shù)并發(fā)癥。Majewski［23］使用超聲骨刀在下頜骨頦部取骨塊來重建美學(xué)區(qū)萎縮的牙槽嵴，并進(jìn)行種植義齒修復(fù)，術(shù)后隨訪2～7年，重建位點(diǎn)顯示出穩(wěn)定的功能和美觀效果。

4.3 骨劈開增加牙槽嵴寬度臨床上骨劈開技術(shù)常被用來增加牙槽嵴的寬度，以達(dá)到滿意的種植修復(fù)效果。傳統(tǒng)的器械對(duì)術(shù)者的外科技術(shù)要求較高，而且不易操控，容易損傷鄰近的重要解剖結(jié)構(gòu)，尤其是當(dāng)牙槽嵴嚴(yán)重萎縮或骨質(zhì)較硬時(shí)，容易造成骨板折裂［12］。此外，有些傳統(tǒng)器械需使用錘子敲擊，常引起患者的不適。超聲骨刀切割精細(xì)、容易控制，無需錘子敲擊，有效地增加了牙槽嵴的寬度，減少了手術(shù)并發(fā)癥和患者的不適感［24］。

4.4 下牙槽神經(jīng)移位下牙槽神經(jīng)移位是解決下頜后牙區(qū)垂直骨量不足的方案之一。超聲骨刀在骨和神經(jīng)的交界區(qū)精準(zhǔn)地切骨，有效地減少了對(duì)下牙槽神經(jīng)的損傷。有學(xué)者使用超聲骨刀對(duì)15例患者行下牙槽神經(jīng)移位術(shù)同期植入種植體，術(shù)后8周，14例患者的神經(jīng)感覺恢復(fù)正常，種植體存留率達(dá)97.36%［13］。Metzger et al［25］分別采用超聲骨刀和傳統(tǒng)球鉆進(jìn)行下牙槽神經(jīng)移位術(shù)，比較術(shù)后神經(jīng)損傷的組織學(xué)改變，結(jié)果顯示超聲骨刀組對(duì)下牙槽神經(jīng)造成的損傷更小。

4.5 其他應(yīng)用隨著超聲骨刀在口腔種植領(lǐng)域應(yīng)用的適應(yīng)證不斷擴(kuò)大，近年來其在種植位點(diǎn)的預(yù)備、種植體取出等方面的應(yīng)用日益增加。

4.5.1 種植位點(diǎn)預(yù)備 研究［26］表明相比傳統(tǒng)的擴(kuò)孔鉆，使用超聲骨刀預(yù)備種植窩，種植體同樣獲得了較好的穩(wěn)定性，種植體穩(wěn)定性曲線更早地從降低轉(zhuǎn)為升高。Blus et al［27］使用超聲骨刀進(jìn)行即刻種植，在種植窩預(yù)備過程中刀頭不易滑動(dòng)，種植體均獲得了良好的骨結(jié)合。

4.5.2 種植體取出 超聲骨刀微創(chuàng)、安全、切割精準(zhǔn)的特性，使其成為取出種植體的有效工具。Marini et al［28］使用超聲骨刀將侵犯口底軟組織的種植體取出，最大限度地保存了骨量，減少了對(duì)鄰近組織的損傷，患者術(shù)后未出現(xiàn)出血、感染和血腫等并發(fā)癥。

5 超聲骨刀的使用要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

超聲骨刀的切割效率與骨質(zhì)、工作的功率和頻率、刀頭的設(shè)計(jì)以及對(duì)刀頭施加的壓力密切相關(guān)。因此，在操作前應(yīng)根據(jù)不同的手術(shù)類型選擇合適的刀頭，并調(diào)整相應(yīng)的功率、頻率和水流量。通常采用持筆式握持手柄，工作時(shí)保持切割刃完全垂直于骨面，對(duì)刀頭輕輕施加壓力，順著刀頭振動(dòng)的方向作前后向或垂直向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。注意對(duì)刀頭施加的壓力盡量不要超過400 g，并留意切割聲音的變化，壓力太大不僅不會(huì)增加切割效率，反而會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)熱增加和軟組織損傷［12，29］。確保刀頭有足量的低溫鹽水沖洗降溫，流量最低不應(yīng)少于30 ml／min，建議間歇切割，并避免在某一點(diǎn)停留太久，以免刀頭過熱［5］。在切割較厚的皮質(zhì)骨時(shí)，可聯(lián)合使用傳統(tǒng)器械，既發(fā)揮了傳統(tǒng)器械的切割效率，又利用了超聲骨刀的安全性［12］。此外，對(duì)于初學(xué)者來說，還必須經(jīng)過充分的專業(yè)培訓(xùn)，并在體外模型上進(jìn)行操作訓(xùn)練［3］。

6 展望

超聲骨刀作為一種新型的骨切割工具，雖然還存在一定的不足，但是其相對(duì)于傳統(tǒng)器械的諸多優(yōu)勢，已展現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景和應(yīng)用需求。目前超聲骨刀在口腔種植中已獲得廣泛的應(yīng)用，但關(guān)于超聲骨刀對(duì)軟組織影響的基礎(chǔ)研究仍然很有限，對(duì)超聲骨刀技術(shù)的使用還不夠成熟，尚需更多的經(jīng)驗(yàn)積累。

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R 782.12

A

1000-1492（2015）12-1843-04

時(shí)間：2015-11-18 10：12：35

http：／／www.cnki.net／KCMS／detail／34.1065.R.20151118.1012.068.html

2015-06-15接收

河南省教育廳資助基金（編號(hào)：112102110204）

鄭州大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院種植科，鄭州 450052

崔金禮，男，碩士研究生；

吳豪陽，男，主任醫(yī)師，碩士生導(dǎo)師，責(zé)任作者，E-mail：why67＠zzu.edu.cn