生物活性玻璃的效果文献回顾

生物活性玻璃的效果：文獻回顧顏瑞瑩1林怡君1,2陳恆理2賴玉玲1,21台北榮民總醫院牙科部2國立陽明大學牙醫學院生物活性玻璃為一具有生物相容性的人工合成移植骨，廣泛應用於骨科及牙科。臨床上，生物活性玻璃可單獨使用或合併使用其他骨移植物進行牙周手術的骨缺損填補、骨豐隆術、骨嵴保留術或充當上顎提升的移植骨。本文藉文獻回顧介紹生物活性玻璃的主要成份、探討生物活性玻璃於骨缺損中骨組織的癒合情形並比較生物活性玻璃與其他骨移植物或再生材料於不同適應症的臨床效果。近來的研究指出生物活性玻璃與目前所使用的生物材料的臨床效果相似，並且發現使用生物活性玻璃可改善患者的骨缺損。關鍵語：生物活性玻璃、骨缺損、治療效果。連絡及抽印本索取地址：台北市北投區石牌路二段201號台北榮民總醫院牙科部賴玉玲醫師E-mail:[e-mail]前言生物活性玻璃(bioactiveglass)為人工合成移植骨(alloplast)，是骨科及牙科的一種骨填補材料。其成分主要是45S5生物活性玻璃含有重量百分比45%的二氧化矽(SiO2)、24.5%的氧化鈉(NaO2)、24.5%的氧化鈣(CaO)及6%磷酸(P2O5)1,2。二氧化矽組成核心，氧化鈉、氧化鈣及磷酸形成外殼，其中氧化鈉及氧化鈣提供放射線不透射性(radiopaque)，方便放射線攝影的判讀。在牙科治療中，將此生物活性玻璃填充在牙周骨缺損中，也可在拔牙齒槽中放置生物活性玻璃進行骨嵴保留步驟，亦可將此材料運用於上顎竇提升後的骨移植。本文藉由文獻回顧探討生物活性玻璃於各種牙周手術中的臨床成效及組織學下癒合的情形、於骨嵴保存術及上顎竇骨移植術的應用成果，藉此評估生物活性玻璃臨床應用的效果。生物活性玻璃的骨引導作用生物活性玻璃放在骨缺損中主要為骨引導作用(osteoconduction)，其充當骨生長的支架，所謂生物活性，指的是此材料可以與組織形成鍵結，不被排斥。生物活性玻璃遇組織液後核心的二氧化矽會形成Si-OH，經縮聚(polycondensation)後形成Si-O-Si的鍵結，外殼表面則吸附鈣、磷酸、碳酸使形成氫氧碳酸磷灰石(hydroxycarbonateapatite)，氫氧碳酸磷灰石帶有負電荷容易吸附巨噬細胞、蛋白質、膠原蛋白、幹細胞等，有利於材料本身與組織結合1。生物活性玻璃的顆粒大小會影響骨癒合，Schepers等學者2在狗中放置100~710μm及300~355μm不同顆粒大小的生物活性玻璃於拔牙三個月後的齒槽中進行牙嵴保留，三個月後組織學觀察發現顆粒大小100~710μm的組別中，少數靠近齒槽骨壁的顆粒有引導骨生長(osteoconductivebonegrowth)，大型顆粒之間被小型顆粒充填，致使纖維組織包覆(fibroustissueencapsulation)，另觀察到大型顆粒有些劈成小塊，有些具有方便巨噬細胞進入核心的裂隙，但沒有發現中心挖空(centralexcavation)的現象，中型顆粒雖有中心挖空的現象但在挖空的空間中並無骨生成。顆粒大小300~355μm的組別中，則有較多的引導骨生長，位於齒槽中心亦有骨生成，另觀察到顆粒中心有中心挖空的現象且有巨噬細胞進駐有些已有骨組織形成。因此，中等顆粒大小且分布均勻的生物活性玻璃較適合處理口腔的骨缺損。除此之外，作者認為巨噬細胞通過裂隙進入生物活性玻璃核心，將含矽核心吞噬形成空腔，帶有負電的氫氧碳酸磷灰石所吸引來的間質細胞再經由裂隙進入空腔，使骨前質細胞(osteoprogenitorcell)分化成成骨母細胞(osteoblast)。隨著生物活性玻璃漸漸被吸收，在空腔中形成的骨質與引導生成的骨質漸漸取代生物活性玻璃。生物活性玻璃於骨內缺損的應用生物活性玻璃被運用於牙周病變中的骨內缺損與根叉侵犯缺損，以下針對骨內缺損，將生物活性玻璃的運用效果與傳統翻瓣手術、使用去礦化冷凍乾燥異體移植骨(demineralizedfreeze-driedboneallograft,DFDBA)、再生膜及牙釉基質衍生物比較。單獨進行翻瓣刮除術與合併使用生物活性玻璃的比較學者Froum等人3在16位患者口中左右兩側附連喪失皆≧6毫米的牙齒進行牙周手術，32顆牙齒於骨內缺損放置生物活性玻璃，27顆牙齒進行翻瓣刮除術，術後12個月臨床評估顯示放置生物活性玻璃者囊袋探測深度減少4.43±0.36毫米，進行翻瓣刮除術者減少3.56±0.35毫米；附連獲得方面放置生物活性玻璃者增加2.96±0.36毫米，進行翻瓣刮除術者增加1.46±0.35毫米；放置生物活性玻璃者骨充填有2.84±0.23毫米(51.8%±4.4%)，進行翻瓣刮除術者有1.09±0.23毫米(24.6%±4.3%)，兩者無論在囊袋探測減少、臨床附連獲得及骨充填皆有統計學上明顯的差異。學者認為在牙周手術時骨內缺損中放置生物活性玻璃的臨床表現比單純只作翻瓣刮除術者來得好。然而Ong等學者4針對14位牙周病患口中左右兩側探測深度皆≧6毫米的牙齒進行類似的術式，在術後9~13個月後探測深度減少及臨床附連增加皆有顯著的改善，比較囊袋探測深度，發現放置生物活性玻璃者減少1.24±0.43毫米，對照組減少0.68±0.35毫米；在附連獲得方面實驗組增加0.87±0.38毫米，對照組增加0.48±0.42毫米；實驗組骨充填有1.1±0.4毫米，對照組有1.4±0.4毫米。有無放置生物活性玻璃，牙周臨床數值並無明顯差別。此學者認為單獨進行翻瓣刮除術與合併使用生物活性玻璃皆可明顯減少囊袋探測深度及增加附連，但合併使用生物活性玻璃並無額外的治療成效。在組織學的觀察方面，Nevins等學者5選擇了5顆預後不好即將拔除的牙齒進行翻瓣刮除術合併放置生物活性玻璃於骨內缺損，7或12個月後將牙齒連帶周邊組織一起取出做組織學檢查，結果發現生物活性玻璃有纖維組織包覆，周圍無發炎細胞浸潤，表示生物活性玻璃的生物相容性高。至於牙根表面的癒合則多為長連接上皮(longjunctionalepithelium)，其中只有一顆牙發現有新的附連形成、骨生成或牙骨質沉積於牙根表面。生物活性玻璃與DFDBA的比較Lovelace等學者6對15位牙周病患者挑選兩顆牙周囊袋探測深度及附連喪失皆≧5毫米的牙齒進行牙周翻瓣手術，一顆牙齒於骨內缺損放置生物活性玻璃，另一顆牙齒則放置DFDBA。結果發現使用生物活性玻璃與DFDBA，術後6個月的囊袋探測深度皆有減少，分別是3.1±0.8毫米與2.6±1.4毫米，臨床附連都有增加，分別是2.3±0.9毫米與1.9±1.3毫米，骨充填分別是2.7±1.0毫米與2.8±1.2毫米，但使用兩種移植骨的臨床數值並無明顯差異，即生物活性玻璃與DFDBA的臨床效果類似。單獨使用生物活性玻璃與放置可吸收再生膜的比較Mengel等學者7於16位廣泛型侵犯性牙周炎患者口中挑選骨性探測深度≧4毫米且牙周囊袋探測深度≧7毫米的牙齒，22顆進行翻瓣刮除術合併放置生物活性玻璃，20顆進行翻瓣刮除術合併放置可吸收再生膜做為引導組織再生，來比較兩種術式的治療效果。臨床追蹤5年後顯示使用生物活性玻璃與可吸收再生膜的牙周囊袋深度分別減少3.5±1.4毫米與3.6±0.8毫米，臨床附連增加則分別為3.3±2.1毫米與3.0±2.0毫米，骨充填則分別有65.0%±50.5%與47.5%±38.3%，兩種術式並無顯著差異，亦即其臨床效果沒有差別。單獨使用生物活性玻璃與合併使用生物活性玻璃和牙釉基質衍生物的比較Sculean等學者8將28位慢性牙周炎患者中分別選取一顆探測深度≧6毫米、根尖片觀察到的骨喪失≧3毫米的牙齒，14位進行翻瓣刮除術並放置生物活性玻璃，另14位則合併使用生物活性玻璃牙釉基質衍生物，藉此比較是否因加入牙釉基質衍生物更能促進牙周組織的再生。一年後發現兩種術式分別在牙周囊袋深度及臨床附連相較於術前有明顯的改善，但兩者之間沒有顯著差別，亦即加入牙釉基質衍生物對臨床成效並無加成的效果。Sculean等人9進一步觀察使用生物活性玻璃與牙釉基質衍生物的組織學上的癒合，他們在另6位慢性牙周炎患者口中選取囊袋探測深度≧6毫米、骨性探測深度≧4毫米的牙齒，術後6個月組織學的觀察顯示只放置生物活性玻璃的組別，長連接上皮往下延伸至骨內缺損的底部，並無新附連產生，同時觀察到生物活性玻璃有纖維包覆的現象。放置生物活性玻璃加牙釉基質的組別中，發現有新附連生成且連接上皮僅延伸至新生成的牙骨質上緣，生物活性玻璃則是被骨組織所包覆。單獨使用牙釉基質衍生物與合併使用生物活性玻璃和牙釉基質衍生物的比較學者Sculean等人10選了30位嚴重牙周炎患者具有牙周探測深度≧6毫米、骨喪失≧3毫米的骨內缺損放置牙釉基質衍生物或合併使用生物活性玻璃的臨床效果。術後一年觀察單獨使用牙釉基質衍生物與合併使用生物活性玻璃和牙釉基質衍生物的牙周囊袋探測深度減少分別是4.2±1.4毫米與4.5±2.0毫米，臨床附連增加則分別是3.2±1.7毫米與3.9±1.8毫米，相較於術前皆有明顯改善，不過兩組之間並無統計學上的差別。Kuru等學者11的研究卻有不同的結果，他們選取骨內缺損與牙根交角約45°，為較寬的骨內缺損進行研究，結果顯示在寬的骨內缺損中合併使用生物活性玻璃與牙釉基質衍生物無論在囊袋探測深度減少、臨床附連增加與骨充填都有較佳的臨床效果，作者認為放置生物活性玻璃有較佳的空間維持(space-making)作用，可將膠狀的牙釉基質衍生物滯留於骨內缺損中導致較佳的治療成效。生物活性玻璃於根叉侵犯的應用以下針對根叉侵犯之牙周缺損，討論使用生物活性玻璃的效果。單獨進行翻瓣刮除術與合併使用生物活性玻璃的比較Froum等學者3在16位患者口中選取附連喪失≧6毫米且有根叉侵犯的的牙齒進行牙周手術，5顆牙合併放置生物活性玻璃為實驗組，4顆牙只進行翻瓣刮除術為對照組，觀察生物活性玻璃在根叉缺損的治療成效。術後一年追蹤發現合併使用生物活性玻璃與單獨進行翻瓣刮除術的牙周囊袋探測深度減少分別是3.66±0.92毫米與2.91±1.00毫米，附連增加則分別為2.90±0.93毫米及1.91±1.02毫米，兩者並無明顯差異，然而骨充填兩組分別是2.59±0.60毫米(55.6%±11.5%)，對照組有0.84±0.66毫米(15.4%±12.5%)且兩者具有統計學上的差異。作者認為在根叉缺損處使用生物活性玻璃有助於骨充填。單獨使用生物活性玻璃與放置不可吸收再生膜的比較Yukna等學者12於27位中等到嚴重程度成人牙周炎患者選取下顎大臼齒左右皆有第二級根叉侵犯的牙齒，一側於根叉處放置不可吸收再生膜，另一側則給予生物活性玻璃。術後6個月觀察使用生物活性玻璃與放置不可吸收再生膜在水平的根叉探測深度分別為1.5±1.3毫米與1.2±1.2毫米、垂直根叉探測深度則分別為1.4±1.2毫米與1.1±1.1毫米、附連增加分別是0.4±1.0毫米與0.3±0.9毫米、水平骨充填分別為1.4±1.4毫米與1.3±1.1毫米、垂直骨充填則分別為1.1±1.9毫米與1.0±1.1毫米，放置兩種材料的各項牙周臨床數據並無明顯差異。該研究顯示使用生物活性玻璃或不可吸收再生膜處理下顎大臼齒的二級根叉侵犯，治療效果並無差別。骨嵴保存術的應用有許多的移植骨被運用於骨嵴保存術，以下將比較生物活性玻璃與其他移植物的效果。生物活性玻璃與氫氧磷灰石的比較Schepers等學者2在狗研究比較以生物活性玻璃、緻密型與孔洞型氫氧磷灰石於拔牙後3個月後的齒槽施行骨嵴保存術的效果。在術後3個月生物活性玻璃的組別已有引導骨生長的發現，齒槽中心有骨小樑形成，有些生物活性玻璃則是被纖維組織包覆；術後6個月以生物活性玻璃為支架的引導骨生長已開始有板狀骨(lamellarbone)形成，也發現生物活性玻璃中心挖空處有骨組織形成；術後12及24個月觀察到大量的引導骨生長，生物活性玻璃被骨組織所包圍，顆粒被吸收。而使用緻密型氫氧磷灰石者術後3個月顯示引導骨生長的骨量較生物活性玻璃少，有些顆粒被巨大細胞所覆蓋，孔洞型氫氧磷灰石引導骨生長的