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：
- 支撐soft tissue，預防space塌掉
- 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
- 阻擋來自soft tissue的細胞，避免形成scar tissue
- 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：
- 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
- 會有比較少的complication rate
- 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：
- Bone graft的osteogenic和osteoconductive的特性
- 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：
- Autogenous bone可以在healing的早期促進new bone formation的速度和體積
- 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：
- 改善GBR的再生效果和減少complication的發生
- 減少患者不舒服的情況
- 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：
- 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。
- 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：
- 薄的bone wall（<1 mm）平均會減少7.4 mm的垂直骨頭高度
- 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：
- 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。
- 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。
- 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).
