植牙的補骨是什麼？ ｜ 引導骨再生術 (Guided bone regeneration) x 基本原則 x 35年回顧

如果你是一位牙醫系學生或是實習醫師，可能有在課堂上或是在醫院聽到老師或學長姐說：「如果要植牙的地方骨頭不夠，可能會需要植牙同時補骨，或是先補骨再植牙。」到底，老師和學長姐們說的「補骨」是什麼呢？

植牙的補骨，也就是引導骨再生術（guided bone regeneration, GBR），簡單來說，就是在骨頭不足的地方放上骨粉，再蓋上一層再生膜，然後等一段時間，讓這個地方的骨粉變成自己的骨頭，如此一來，植牙的周圍就可以被骨頭包圍著。

那麼GBR到底是怎麼出現的呢？ 

歷史

在植牙（implant）開始發展的年代，大約1960年代和1970年代，Branemark和Schroeder開始描述骨整合（osseointegration）的現象，到了1990年代，Schenk和Buser總結骨整合的現象。

在早期，也就是1970、1980年代，implant都是植在healed ridge上面，不過到了1980、1990年代，開始有醫師發現，如果implant周圍的骨頭有缺損（尤其是buccal bone），會造成未來soft tissue的一些問題，並影響implant的長期預後。

因此，醫師們開始發明各種增加骨頭的方式，像是骨塊（bone block）、鼻竇增高術（sinus floor elevation）、劈骨（ridge split）…等。在這個時期，barrier membrane也開始使用在補骨，「Guided bone regeneration」這個詞也是在這個時候被創造出來。

發展時期

1980年代，醫師開始使用ePTFE membrane（一種不可吸收再生膜）來進行GBR，到了1994年，Schenk等人證明GBR的假說，並告訴大家使用membrane可以：

1. 支撐soft tissue，預防space塌掉
2. 創造space，可以讓blood clot生成、讓細胞長進來、保護granulation tissue和精緻化血管網路
3. 阻擋來自soft tissue的細胞，避免形成scar tissue
4. 聚集growth factor和促進bone生成的物質

到了1980年代，Nyman等人最早開始使用GBR搭配implant surgery，不過也陸陸續續發現一些complication，最常見的complication莫過於membrane exposure，進而導致infection的產生。另外，常見的complication還有membrane塌陷。為了解決塌陷問題，有醫師開始想出一些辦法，例如：使用tack固定membrane、使用supporting screw支撐membrane、在membrane底下塞一些bone graft，或是使用有鈦條加強的membrane。

不同的membrane

因為ePTFE membrane會造成一些complication，而且還需要再做一次手術把membrane取出，因此在1990年代，醫師們開始使用可吸收membrane進行GBR。

可吸收membrane有很多好處：

1. 方便使用，因為它有很好的貼附性，而且也不需要用tack來固定
2. 會有比較少的complication rate
3. 不需要再進行一次手術把membrane移除

不過因為可吸收membrane相對於不可吸收membrane會更容易塌陷，因此通常需要搭配bone graft來支撐membrane。

不同的bone graft

在1998年，Buser等人最早做研究比較在bone defect放入不同的bone graft，然後蓋上ePTFE membrane，效果會有什麼不同。

他在這篇研究裡發現：

1. Bone graft的osteogenic和osteoconductive的特性
2. Bone graft變成骨頭的替換率

在替換率方面，autogenous bone變成自己骨頭的比率最高，而deproteinized bovine bone mineral（DBBM）變成自己骨頭的比率最低，因為它不容易被吸收。

後來有人做研究發現，如果把autogenous bone與DBBM混合，可以得到兩種bone graft的優點，因為：

1. Autogenous bone可以在healing的早期促進new bone formation的速度和體積
2. DBBM可以在healing的晚期維持new bone體積的穩定

這種方法被稱作「Composite graft」。

2000年代後GBR的發展

在GBR變成常規治療之後，醫師們想要進一步完善這個術式，他們希望能：

1. 改善GBR的再生效果和減少complication的發生
2. 減少患者不舒服的情況
3. 減少healing所需要的時間

為了達到這些目的，需要發展更好的影像技術，也需要對組織生物學更加了解。

影像技術

植牙所需要拍攝的影像，也就是錐狀射束電腦斷層掃描（cone-beam computed tomography, CBCT），它可以幫助植牙醫師進行術前骨頭條件的評估、術後的追蹤，還有進行分析研究。

研究後發現，defect的型態可以分成vertical defect和horizontal defect：

1. Vertical defect：最難處理，因為大部分都是1-wall defect，而且該如何維持bone graft的穩定也是一項挑戰。
2. Horizontal defect：有3-wall、2-wall和1-wall的型態，3-wall的再生效果最好，通常出現在拔完牙後完整的socket，2-wall通常出現在拔完牙後有缺損的socket，1-wall通常出現在healed ridge。

組織生物學

從2000年開始，Lindhe和Araujo等人開始用組織切片研究拔牙後骨頭的變化，他們推測，如果buccal wall很薄，那麼大部分都是由bundle bone所組成得，因此在拔牙後會因為necrosis而被吸收掉。

到了2013年，Chappuis等人用CBCT的研究證實Lindhe和Araujo等人的組織學研究。他發現在拔牙後的8週：

1. 薄的bone wall（<1 mm）平均會減少7.4 mm的垂直骨頭高度
2. 厚的bone wall（≥1 mm）平均會減少1.1 mm的垂直骨頭高度

這代表骨頭越薄，垂直高度減少越多。

齒槽脊保存術（alveolar ridge preservation, ARP）

在2000年代，Lindhe和Araujo等人最早開始實驗在拔牙後放入DBBM，進行socket grafting，他們發現這樣子做可以顯著減少齒槽脊體積的變化量。後續的研究發現，雖然socket grafting無法阻止bundle bone的吸收，但是齒槽脊體積的變化量可以降低到10-15%。

GBR的生物性原則

藉由使用barrier membrane，不只可以隔開soft tissue和hard tissue，免於soft tissue cell的入侵，還可以促進形成membrane底下擁有osteogenic potential的環境。

如果是使用titanium mesh，雖然可以達到space creation和maintenance的效果，但是堅硬的titanium mesh容易導致membrane exposure，而且也不能滿足阻隔soft tissue cell的條件。

富含血小板血纖維蛋白(Platelet Rich Fibrin, PRF)可以當作barrier membrane嗎？

雖然目前的證據還不足以證明PRF對於促進new bone formation有好處，但是PRF有一些特性可以幫助tissue regeneration：

1. 主要的細胞類型包含platelets、leukocytes、macrophages、granulocytes和neutrophils，它們在免疫調節過程中可以發揮關鍵作用。
2. Natural fibrin matrix可以增強操作性及其作為membrane用於bone regeneration，或是改善bone graft的操作性及穩定性。
3. 包含促進間質細胞快速增殖和遷移的cytokine。

結論

GBR對於植牙手術來說，是不可或缺的。如果學會GBR的知識和技術，對於植牙醫師來說是一大幫助。

參考資料

1. Buser, D., Urban, I., Monje, A., Kunrath, M. F. & Dahlin, C. Guided bone regeneration in implant dentistry: Basic principle, progress over 35 years, and recent research activities. Periodontol. 2000 93, 9–25 (2023).