如何選擇引導骨再生術的再生膜呢? | 引導骨再生術 x 再生膜(membrane)x 選擇

2024/02/12閱讀時間約 6 分鐘


前言

Wang在2006年提出了引導骨再生術(GBR)成功的4個關鍵因素,俗稱「PASS」:

  1. Primary wound closure(初級傷口癒合)
  2. Angiogenesis(血管新生)
  3. Space creation/maintenance(創造/維持空間)
  4. Stability of the initial blood clot(穩定血塊)


為了達成這些條件,我們需要用一個東西把空間撐出來(就像搭帳篷一樣),讓骨頭可以長進來,那個東西就是再生膜。


歷史

Membrane最早是使用在骨科治療,在1950年代,有一位骨科醫師Hurley在治療脊椎疾病時,會使用一種叫做spinal fusion(脊椎融合術)的術式,這個術式會使用到membrane。他發現如果有用membrane撐出一個空間,未來這個空間就會形成骨頭。


到了1982年,Nyman等人第一次把membrane使用在牙科領域,他使用Millipore membrane來治療有骨頭缺損的牙周病的牙齒。後續Dahlin等人也在動物實驗中使用Teflon membrane,證實使用membrane可以促進骨頭的生成。


從早期的這些研究,我們可以發現membrane在GBR扮演了很重要的角色。


文中也有提到理想的membrane特性,像是

  1. Biocompatibility(生物相容性)
  2. Biological activity(生物活性)
  3. Porosity/occlusive properties(孔洞大小/屏障特性)
  4. Mechanical properties(機械性)
  5. Exposure tolerance(暴露忍受度)
  6. Biodegradability(生物分解性)


第一代的membrane,都是不可吸收的材質,像是e-PTFE(expanded)和d-PTFE(high-density),這種不可吸收的membrane在1990年代,被視為是GBR的gold standard。


不過這種membrane有兩個主要的缺點:

  1. 很高的exposure 和 infection rate
  2. 需要second surgery把membrane移除掉


為了解決這些缺點,研究者發明了第二代的membrane,也就是可吸收的membrane。讓我們來看看可吸收membrane和不可吸收membrane的特色。


NON-RESORBABLE MEMBRANES (不可吸收再生膜)

最常見的不可吸收membrane的材質是PTFE,也就是Teflon®。這個材質是在1930年代​Dr. Plunkett所發明出來的。在牙科領域,e-PTFE和d-PTFE是常使用的材質。


第一個e-PTFE membrane(Gore-Tex®)是由兩個不同的部分組成

  1. Open microstructure portion(100-300 µm porosity):促進collagen fiber長進membrane,增加membrane的穩定性,並讓營養可以傳送進來。
  2. Occlusive portion(<8 µm porosity):阻擋soft tissue cell長進未來要長bone的地方。


e-PTFE membrane如果在healing的過程中exposure,bacterial infection就會產生,進而影響healing。為了解決這個問題,d-PTFE因此產生出來。


d-PTFE membrane的孔洞大小約為0.2-0.3 µm,由於孔洞很小,細菌不容易穿透membrane,不過collagen fiber也因此不容易長進來,導致membrane的穩定性比較差,可以很輕易就被抽掉。如果要增加穩定性,會需要用一些東西,像是suture或是tack來固定membrane。


PTFE membrane 也可以加上鈦支架,好處是增加membrane的穩定性,而且還可以針對defect的形狀去塑形。


Non-resorbable membrane比較表格

Non-resorbable membrane比較表格


RESORBABLE MEMBRANES (可吸收再生膜)

可吸收membrane的材質有分為天然的跟合成的,目前天然的可吸收membrane佔市面上大多數,其中大部分的材質是collagen(膠原蛋白)。Collagen是結締組織的主要成分,用於製作collagen membrane的collagen 主要是Type I或Type III,來源大部分是牛和豬。


Collagen membrane的孔洞有大有小,隨著membrane被分解掉,孔洞會越來越大,進而影響阻擋soft tissue cell的功能。


Collagen membrane的生物特性:

  1. Biocompatibility(生物相容性):理想的membrane應該具有生物相容性,這代表這個材料不應該對周圍的組織、預期的癒合結果或患者的安全性產生不好的影響。
  2. Vascularization(血管化):血管新生是影響 GBR 手術正面結果的重要因素。
  3. Degradation(分解):可吸收membrane的主要缺點之一是分解速度快,導致屏障功能早早就喪失,這可能會阻礙 GBR 期間的骨頭的形成。


另一種天然的材質是Dehydrated human amnion chorion membranedHACM,脫水人類羊膜)。HAC 是源自於胎盤的組織,這種結構為成長中的胎兒提供氧氣和營養。 它由兩層胎兒膜組成:

  1. Outer chorionic sheet(外層絨毛膜層)
  2. Inner amnion membrane(內層羊膜層)


每層都有不同的細胞群和不同的可塑性。


Resorbable membrane比較表格-1

Resorbable membrane比較表格-1

Resorbable membrane比較表格-2

Resorbable membrane比較表格-2


結論

目前臨床和科學的證據強烈表明,為了在 GBR 中達到最佳效果,必須使用membrane,至於該如何選擇membrane,你要先去了解每個membrane的特性,然後根據defect的大小型態去做選擇。


參考資料

1. Mizraji, G. et al. Membrane barriers for guided bone regeneration: An overview of available biomaterials. Periodontol. 2000 93, 56–76 (2023).

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