钛涂层317L接骨板对相邻电子照射的软组织界面及炎性反应的影响*
作者：李少萍 殷学民 姚小武 朱明仁
单位：第一军医大学南方医院口腔科，广州，510515
关键词：电子线；钛；接骨板；下颌骨；软组织界面；炎症
第一军医大学学报990104 摘要：钛涂层317L接骨板为实验材料，植入经9 MeV电子照射30 Gy后4周的犬右下颌骨体部，以未喷涂钛层的317L接骨板为对照组。术后3、6、12周用光镜观察接骨板相邻软组织界面及炎性反应。结果显示，钛涂层317L接骨板与相邻软组织界面结合紧密，呈生物性融合；未喷涂钛层的317L接骨板与相邻软组织界面结合松散，仅表现为一种简单贴合；植入的钛涂层317L接骨板相邻软组织炎性反应比未喷涂钛层的317L接骨板软组织炎性反应轻微。
中图分类号：R782.2
Effect of titanium-coated 317L plate on the implant-soft tissue interface radiated by electronic beam and inflammatory reaction
, 百拇医药
Li Shaoping, Yin Xuemin, Yao Xiaowu, Zhu Mingren
Department of Stomatology, Nanfang Hospital, First Military Medical University, Guangzhou,510515
Abstract: Titanium-coated 317L stainless steel plates was implanted into the right side of the mandibular body of the dog who had received 30 Gy radiation with 9 MeV electronic beam four weeks previously. Inflammatory reaction of the soft tissue and interface between the plate and the soft tissue was observed with the light microsope (LM) in the 3rd, 6th and 12th weeks postoperation, and the uncoated 317L plates were used as the control group in the experiment. The results showed that there was close conjunction between titanium-coated 317L plate and the soft tissue, which was a bio-compabilitive conjunction while there was a loose, simple adhesion between uncoated 317L plate and the soft tissue. Inflammation was slighter in the experimental group than in the control group.
, 百拇医药
Key words: electronic beam; titanium; bone plate; mandible; implant-soft tissue interface; inflammation
钛涂层317L接骨板除保存317L基体固有机械性能外，表层具有钛金属生物学属性，组织相容性好，喷涂钛层后表面粗糙，与组织结合得更加紧密。本文报告经9 MeV电子线照射30 Gy的犬下颌骨体部植入钛涂层317L接骨板。光镜观察其软组织界面炎性反应，并对观察结果进行讨论。
1 材料和方法
1.1 钛涂层317L接骨板材料的制备 西安市陕西精密合金厂生产317L(OOCr18Ni13MO3)不锈钢，张家港市宏图骨科医疗器械厂加工成4孔×39 mm接骨板及相应螺钉，由广州市有色金属研究院采用低压等离子喷涂工艺喷涂0.04 mm厚等离子钛层，超声波清洗，高压消毒备用。
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1.2 实验动物的照射与分组 将体质量12～15 Kg，年龄1～2岁，雌雄不拘，健康杂种犬6条，用电子直线加速器9 MeV电子线照射右侧下颌部，照射野10 cm ×6 cm×2.5 cm，每次5 Gy，间日1次，2周内结束，总剂量30 Gy。照射4周后，随机分成两组，每组3条，1组3条犬右侧下颌骨体部植入钛涂层的317L接骨板，为实验组；另一组3条犬同侧下颌骨体部植入未喷涂钛层的317L接骨板，为对照组。
1.3 手术及观察方法 实验动物犬用2.5%戊巴比妥钠(25 mg/Kg)静脉麻醉后，仰卧于手术台，术区备皮、消毒、铺巾，切开皮肤、皮下组织及骨膜，显露70 mm×40 mm骨面，用手摇钻钻2个骨孔，以2只螺钉将4孔×39 mm钛涂层或单纯的317L接骨板固定，冲洗、止血、分层缝合，关闭创口。术日5%葡萄糖盐水1 000 ml加入青霉素80万单位静脉滴注。于术后3、6、12周实验组与对照组各取1条犬麻醉下切取标本。在接骨板表层沿其周边切取一长方形软组织，保护好界面，用戊二醛固定，酒精加二甲苯脱水，石蜡包埋，垂直于标本界面切片，HE染色，光镜观察。
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2 结果
2.1 低倍光镜观察 钛涂层317L接骨板组术后3周组织与接骨板界面缘欠整齐，6、12周时不整齐程度逐渐加大(图1)。未喷涂钛层的317L接骨板组术后3周组织切片界面缘整齐，6、12周时整齐程度逐渐加大、光滑且界面缘变宽(图2)。
图1 实验组软组织界面
Fig. l Group TI-C
Sixteen weeks after radiation, 12 weeks after implantation, the interface between the plate and soft tissue shows obvious uneven (LM×100)
, 百拇医药
图2 对照组软组织界面
Fig.2 Group ST
Sixteen weeks after radiation, 12 weeks after implantation, the interface between the plate and soft tissue shows obviously smooth (LM×100)
2.2 高倍光镜观察(图3) 钛涂层317L接骨板组术后3周在纤维或成纤维细胞中，散在少量中型分叶核粒细胞，淋巴细胞、浆细胞，6周淋巴细胞和浆细胞减少，未见中性分叶核粒细胞，12周偶见淋巴细胞。未喷涂钛层的317L接骨板组术后3周在纤维或纤维细胞中，分布较多淋巴细胞、少量中性分叶核粒细胞、浆细胞，6周见较多淋巴细胞、少量浆细胞，12周仍可见淋巴细胞、纤维瘢痕组织明显形成。
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图3 对照组炎性反应
Fig.3 Group ST
Sixteen weeks after radiation, 12 weeks after implantation, some lymphocytes, and very obvious fibrous scar can be observed(LM×400)
3 讨论
3.1 放射组织内植入钢板与邻近组织炎性反应关系 照射剂量超过中等放疗剂量时，照射区血管壁增厚，管腔变小，组织血供不足，缺血缺氧，成纤维细胞减少，胶原纤维变性，抗感染能力低下。Scher等[1,2]报道犬头颈部40 Gy放疗量，放射性坏死率为5%，人头颈部70 Gy以上放射量有9%的放射性坏死率。本实验犬30 Gy的局部照射产生的放射损伤可近于比较人头颈部60 Gy中剂量放疗后产生的放射损伤。在这种放射条件下的组织内植入金属接骨板，炎性反应势必加重。本实验光镜观察到的接骨板表面软组织炎性反应结果，与朱明仁等[3]报道的非放射性组织研究结果相比较后，得出了支持上述论点的结论。非放射组织中植入的钛涂层317接骨板表面软组织内手术8周后炎性细胞完全消失，而本实验手术后12周仍可见淋巴细胞。但在相同的放射条件下将实验组钛涂层317L接骨板表面软组织炎性反应与对照组未喷涂钛层的317L接骨板表面软组织炎性反应相比较后发现，虽然在手术后12周光镜下仍可观察到淋巴细胞，而后者比前者多，且有纤维瘢痕组织明显形成。这一结果体现了在放射条件下钛涂层317L接骨板组织生物相容性明显优于未喷涂钛层的317L接骨板。
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3.2 放射对接骨板与软组织界面的影响 Soder-holm等[3]认为，金属接骨板与软组织界面的结合方式是评估金属材料组织学指标之一，能反映出生物相容性好坏。本实验观察到的钛涂层317L接骨板和未喷涂钛层的317L接骨板两者与软组织界面结合方式截然不同。在低倍光镜下，术后3周钛涂层317L接骨板垂直界面软组织切片界面缘欠整齐，随6、12周时间延长，不整齐程度逐渐加大。而未喷涂钛涂层的317L接骨板垂直界面软组织切片界面缘整齐，随6、12周时间延长，整齐程度逐渐加大。由此可见，在相同照射剂量条件下，钛涂层317L接骨板与软组织之间结合紧密，呈生物性融合，未喷涂钛层的317L接骨板与软组织之间结合松散，仅表现为一种简单贴合。这一观察结果与朱明仁等[4]报道的非放射组织观察结果相一致。后者肉眼观察所见，实验组切取标本从钛涂层317L接骨板表面掀起困难，掀起后组织界面粗糙，钛涂层317L接骨板与软组织结合紧密，紧密程度随时间延长而增大，两者之间呈现一种生物性结合方式。未喷涂钛层的317L接骨板与软组织结合松散，随着时间延长，两者极易分离，光滑的组织界面呈灰白色，仅表现为一种简单贴合的结合方式。这与低倍光镜观察结果亦相一致。因此可以认为，放射对软组织的损伤没有改变金属接骨板与软组织界面结合方式。
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*军队医药卫生科研基金(1991-1995年)资助
作者简介：李少萍，女，1956年出生，1960年毕业中山医科大学，硕士，副教授
参考文献
1 Scher N, Panje WR, Poe D et al. Radiotherapy of the resected mandible following stainless steel plate fixation. Laryngoscope,1988,98(5):561
2 Rosengren B, Wulff L, Carlsson E et al. Backscatter radiation at tissue-titanium interfaces. Analyses of biological effect from Co-60 and protons. Acta Oncol,1991,30(7):859
3 Soderholm AL, Lindqvist C, Skutnabb K et al. Bridging of mandibular defects with two different reconstruction system: An experimental study. J Oral Maxillofac Surg,1991,49(10):1098
4 朱明仁，姚小武，殷学明.钛涂层317L接骨板组织相容性组织学观察.第一军医大学学报，1995, 15(1):39
(收稿日期：1998-07-21), 百拇医药
单位：第一军医大学南方医院口腔科，广州，510515
关键词：电子线；钛；接骨板；下颌骨；软组织界面；炎症
第一军医大学学报990104 摘要：钛涂层317L接骨板为实验材料，植入经9 MeV电子照射30 Gy后4周的犬右下颌骨体部，以未喷涂钛层的317L接骨板为对照组。术后3、6、12周用光镜观察接骨板相邻软组织界面及炎性反应。结果显示，钛涂层317L接骨板与相邻软组织界面结合紧密，呈生物性融合；未喷涂钛层的317L接骨板与相邻软组织界面结合松散，仅表现为一种简单贴合；植入的钛涂层317L接骨板相邻软组织炎性反应比未喷涂钛层的317L接骨板软组织炎性反应轻微。
中图分类号：R782.2
Effect of titanium-coated 317L plate on the implant-soft tissue interface radiated by electronic beam and inflammatory reaction
, 百拇医药
Li Shaoping, Yin Xuemin, Yao Xiaowu, Zhu Mingren
Department of Stomatology, Nanfang Hospital, First Military Medical University, Guangzhou,510515
Abstract: Titanium-coated 317L stainless steel plates was implanted into the right side of the mandibular body of the dog who had received 30 Gy radiation with 9 MeV electronic beam four weeks previously. Inflammatory reaction of the soft tissue and interface between the plate and the soft tissue was observed with the light microsope (LM) in the 3rd, 6th and 12th weeks postoperation, and the uncoated 317L plates were used as the control group in the experiment. The results showed that there was close conjunction between titanium-coated 317L plate and the soft tissue, which was a bio-compabilitive conjunction while there was a loose, simple adhesion between uncoated 317L plate and the soft tissue. Inflammation was slighter in the experimental group than in the control group.
, 百拇医药
Key words: electronic beam; titanium; bone plate; mandible; implant-soft tissue interface; inflammation
钛涂层317L接骨板除保存317L基体固有机械性能外，表层具有钛金属生物学属性，组织相容性好，喷涂钛层后表面粗糙，与组织结合得更加紧密。本文报告经9 MeV电子线照射30 Gy的犬下颌骨体部植入钛涂层317L接骨板。光镜观察其软组织界面炎性反应，并对观察结果进行讨论。
1 材料和方法
1.1 钛涂层317L接骨板材料的制备 西安市陕西精密合金厂生产317L(OOCr18Ni13MO3)不锈钢，张家港市宏图骨科医疗器械厂加工成4孔×39 mm接骨板及相应螺钉，由广州市有色金属研究院采用低压等离子喷涂工艺喷涂0.04 mm厚等离子钛层，超声波清洗，高压消毒备用。
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1.2 实验动物的照射与分组 将体质量12～15 Kg，年龄1～2岁，雌雄不拘，健康杂种犬6条，用电子直线加速器9 MeV电子线照射右侧下颌部，照射野10 cm ×6 cm×2.5 cm，每次5 Gy，间日1次，2周内结束，总剂量30 Gy。照射4周后，随机分成两组，每组3条，1组3条犬右侧下颌骨体部植入钛涂层的317L接骨板，为实验组；另一组3条犬同侧下颌骨体部植入未喷涂钛层的317L接骨板，为对照组。
1.3 手术及观察方法 实验动物犬用2.5%戊巴比妥钠(25 mg/Kg)静脉麻醉后，仰卧于手术台，术区备皮、消毒、铺巾，切开皮肤、皮下组织及骨膜，显露70 mm×40 mm骨面，用手摇钻钻2个骨孔，以2只螺钉将4孔×39 mm钛涂层或单纯的317L接骨板固定，冲洗、止血、分层缝合，关闭创口。术日5%葡萄糖盐水1 000 ml加入青霉素80万单位静脉滴注。于术后3、6、12周实验组与对照组各取1条犬麻醉下切取标本。在接骨板表层沿其周边切取一长方形软组织，保护好界面，用戊二醛固定，酒精加二甲苯脱水，石蜡包埋，垂直于标本界面切片，HE染色，光镜观察。
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2 结果
2.1 低倍光镜观察 钛涂层317L接骨板组术后3周组织与接骨板界面缘欠整齐，6、12周时不整齐程度逐渐加大(图1)。未喷涂钛层的317L接骨板组术后3周组织切片界面缘整齐，6、12周时整齐程度逐渐加大、光滑且界面缘变宽(图2)。
图1 实验组软组织界面
Fig. l Group TI-C
Sixteen weeks after radiation, 12 weeks after implantation, the interface between the plate and soft tissue shows obvious uneven (LM×100)
, 百拇医药
图2 对照组软组织界面
Fig.2 Group ST
Sixteen weeks after radiation, 12 weeks after implantation, the interface between the plate and soft tissue shows obviously smooth (LM×100)
2.2 高倍光镜观察(图3) 钛涂层317L接骨板组术后3周在纤维或成纤维细胞中，散在少量中型分叶核粒细胞，淋巴细胞、浆细胞，6周淋巴细胞和浆细胞减少，未见中性分叶核粒细胞，12周偶见淋巴细胞。未喷涂钛层的317L接骨板组术后3周在纤维或纤维细胞中，分布较多淋巴细胞、少量中性分叶核粒细胞、浆细胞，6周见较多淋巴细胞、少量浆细胞，12周仍可见淋巴细胞、纤维瘢痕组织明显形成。
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图3 对照组炎性反应
Fig.3 Group ST
Sixteen weeks after radiation, 12 weeks after implantation, some lymphocytes, and very obvious fibrous scar can be observed(LM×400)
3 讨论
3.1 放射组织内植入钢板与邻近组织炎性反应关系 照射剂量超过中等放疗剂量时，照射区血管壁增厚，管腔变小，组织血供不足，缺血缺氧，成纤维细胞减少，胶原纤维变性，抗感染能力低下。Scher等[1,2]报道犬头颈部40 Gy放疗量，放射性坏死率为5%，人头颈部70 Gy以上放射量有9%的放射性坏死率。本实验犬30 Gy的局部照射产生的放射损伤可近于比较人头颈部60 Gy中剂量放疗后产生的放射损伤。在这种放射条件下的组织内植入金属接骨板，炎性反应势必加重。本实验光镜观察到的接骨板表面软组织炎性反应结果，与朱明仁等[3]报道的非放射性组织研究结果相比较后，得出了支持上述论点的结论。非放射组织中植入的钛涂层317接骨板表面软组织内手术8周后炎性细胞完全消失，而本实验手术后12周仍可见淋巴细胞。但在相同的放射条件下将实验组钛涂层317L接骨板表面软组织炎性反应与对照组未喷涂钛层的317L接骨板表面软组织炎性反应相比较后发现，虽然在手术后12周光镜下仍可观察到淋巴细胞，而后者比前者多，且有纤维瘢痕组织明显形成。这一结果体现了在放射条件下钛涂层317L接骨板组织生物相容性明显优于未喷涂钛层的317L接骨板。
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3.2 放射对接骨板与软组织界面的影响 Soder-holm等[3]认为，金属接骨板与软组织界面的结合方式是评估金属材料组织学指标之一，能反映出生物相容性好坏。本实验观察到的钛涂层317L接骨板和未喷涂钛层的317L接骨板两者与软组织界面结合方式截然不同。在低倍光镜下，术后3周钛涂层317L接骨板垂直界面软组织切片界面缘欠整齐，随6、12周时间延长，不整齐程度逐渐加大。而未喷涂钛涂层的317L接骨板垂直界面软组织切片界面缘整齐，随6、12周时间延长，整齐程度逐渐加大。由此可见，在相同照射剂量条件下，钛涂层317L接骨板与软组织之间结合紧密，呈生物性融合，未喷涂钛层的317L接骨板与软组织之间结合松散，仅表现为一种简单贴合。这一观察结果与朱明仁等[4]报道的非放射组织观察结果相一致。后者肉眼观察所见，实验组切取标本从钛涂层317L接骨板表面掀起困难，掀起后组织界面粗糙，钛涂层317L接骨板与软组织结合紧密，紧密程度随时间延长而增大，两者之间呈现一种生物性结合方式。未喷涂钛层的317L接骨板与软组织结合松散，随着时间延长，两者极易分离，光滑的组织界面呈灰白色，仅表现为一种简单贴合的结合方式。这与低倍光镜观察结果亦相一致。因此可以认为，放射对软组织的损伤没有改变金属接骨板与软组织界面结合方式。
, http://www.100md.com
*军队医药卫生科研基金(1991-1995年)资助
作者简介：李少萍，女，1956年出生，1960年毕业中山医科大学，硕士，副教授
参考文献
1 Scher N, Panje WR, Poe D et al. Radiotherapy of the resected mandible following stainless steel plate fixation. Laryngoscope,1988,98(5):561
2 Rosengren B, Wulff L, Carlsson E et al. Backscatter radiation at tissue-titanium interfaces. Analyses of biological effect from Co-60 and protons. Acta Oncol,1991,30(7):859
3 Soderholm AL, Lindqvist C, Skutnabb K et al. Bridging of mandibular defects with two different reconstruction system: An experimental study. J Oral Maxillofac Surg,1991,49(10):1098
4 朱明仁，姚小武，殷学明.钛涂层317L接骨板组织相容性组织学观察.第一军医大学学报，1995, 15(1):39
(收稿日期：1998-07-21), 百拇医药