成功种植治疗的前提条件是种植体植入时具有良好的初期稳定性，并能在以修复为导向的预定位点成功与颌骨结合。为了让种植体实现骨结合，植入种植体的手术过程中，必须仔细小心地处理骨。因此，临床医生在进行牙种植体手术前，需要了解骨的组成和性质。

要求将种植体植入到以修复为导向的正确位置，通常意味着骨量不足，无法完全植入种植体。没有完全埋在骨中的种植体可能导致各种并发症，包括软组织退缩、因菌斑生物膜定植在暴露种植体表面导致炎症和感染、甚至因骨支持不足导致种植体脱落。通常需要通过植骨手术来增加骨量，以确保种植体完全埋在骨中。本模块将介绍骨的组成和性质、口腔种植领域使用的植骨材料以及不同植骨材料的愈合方式。

本模块第一部分将介绍骨生物学的基本方面。分为三个小节：骨的解剖结构，分为宏观和微观解剖结构；骨塑形和改建；以及骨的组成，包含细胞层面和非细胞层面。

在个体的一生中，骨骼会因生长、塑形和改建而不断变化。儿童时期，这些变化的特点是骨的不断形成和生长，最终发育为成人形态特点的骨骼结构。

颅骨的生长发育从胚胎期一直到出生后生长成年是最为显著的，其他部位的生长发育速度都不及此。在这期间，上下颌骨也会随着牙齿萌出一同发育和生长。骨的形状和大小得以形成的这一过程被称为骨的塑形。在骨塑形过程中，骨的内外表面会发生骨组织的端部生长，通常这会增加骨量。

宏观上，骨分为皮质（或密质）骨和松质（或小梁）骨。在这张股骨头影像中，骨的外侧面或表面是皮质或密质骨。骨的内侧面或中心面是松质或小梁骨，如该股骨头横截面所示。骨髓位于松质骨的小腔内。

皮质骨主要由骨单位组成，骨单位也被称为哈佛氏系统。每个骨单位的中央管中含有血管和神经，外周被密质骨层所包围。在显微镜下的横截面中，骨单位通常呈同心圆状。

松质骨由呈三维网格结构的骨小梁构成。腔内充满了骨髓和血管。骨髓是一种特殊的结缔组织，会产生红细胞和许多白细胞、血小板以及骨形成细胞。还包含脂肪细胞和其他结缔组织成分。

在更高倍数的显微镜下，可进一步将骨分为编织骨或板状骨。编织骨是在胚胎成长阶段或成熟骨受伤后（如骨折或拔牙后）迅速形成的不成熟骨。编织骨的形成是为了迅速填充骨缺损，其胶原纤维呈不规则方向。编织骨的机械性能较弱，很快就会被板状骨取代。板状骨是成熟骨，其胶原纤维呈规则、平行的方向，会形成界限分明的骨层。板状骨的机械性能较强。

骨改建是骨再生的过程。骨改建对调节骨中矿物质的平衡以维持骨强度十分重要。正常行使功能时，骨上的应力和应变会导致微损伤。改建过程会去除受损的骨，替换成新骨。该过程有助于机体修复骨基质中的微损伤，防止微损伤在旧骨中积累，因为微损伤积累可导致骨强度和硬度降低，使骨折风险升高。改建有助于骨适应个体一生中不断变化的机械性能需求。如果改建过程中出现不平衡，骨密度会随时间逐渐降低，造成骨质疏松。

骨改建是持续终生的骨再生过程，也被称作骨的转换。成长期儿童的年转换率在 30% 至 100% 之间，而成人的转换率约为 5% 至 15%。骨改建分为四个阶段。在吸收阶段中，一种被称为破骨细胞的特殊细胞被激活并溶解或吸收旧骨。在逆转阶段中，成骨细胞开始出现在被吸收的骨表面。在形成阶段中，成骨细胞形成新骨或类骨质，以完全替代被吸收的骨。最后一个阶段是矿化，此时羟基磷灰石会融入类骨质中。本模块稍后将更详细地介绍此类特殊细胞。改建过程中，骨的吸收和生成是紧密相连的。在正常健康成人中，改建过程中骨吸收和骨沉积在时间、空间和总量均保持平衡，所以体内骨量基本保持不变。

接下来将讨论骨的组成。骨由约 10% 的细胞和 90% 的细胞外基质组成。骨细胞包括成骨细胞、骨衬细胞、骨细胞和破骨细胞。细胞外基质由约 35% 的有机物和 65% 的无机物组成。现在将各成分详细介绍。

现在介绍骨的各种细胞。成骨细胞是形成新骨的骨细胞。它们是含有一个细胞核的大细胞。它们分组工作，形成一种称为类骨质的胶原基质。成骨细胞也会产生骨形成蛋白等生长因子，可刺激骨愈合。

骨细胞是被包埋在钙化骨基质中的成骨细胞。大约有 10% 的成骨细胞会变为骨细胞。骨细胞驻留在骨内被称为骨陷窝的小腔中。骨细胞与骨表面的其他骨细胞以及成骨细胞和骨衬细胞互连。骨细胞的确切功能尚不清楚。但是，人们认为它们有调节成骨细胞和破骨细胞的作用。

未变为骨细胞的剩余成骨细胞会变为骨衬细胞或死亡。骨衬细胞占据矿化骨的表面，其主要功能是提供从骨表面到钙化基质内骨细胞的营养转移。

破骨细胞是骨吸收细胞，从该组织切片中可以看出，其为排列在骨表面上吸收旧骨的多核细胞。吸收是去除骨矿物质的过程，这是正常骨改建过程的一部分。多核化被认为可提高细胞的骨吸收效率。

接下将介绍细胞外骨基质。细胞外骨基质大约由 35% 的有机物和 65% 的无机物组成。约 90% 的有机相为 I 型胶原纤维，剩余 10% 由多种非胶原蛋白构成。骨基质还含有生长因子，如对骨愈合至关重要的骨形成蛋白。骨基质的无机相由低结晶度碳酸羟基磷灰石构成。

骨生物学的基本知识，学习重点：宏观上，骨具有皮质和松质腔。微观上，骨可分为编织（或不成熟）骨和板状（或成熟）骨。骨主要由 10% 的细胞和 90% 的细胞外基质组成。主要的骨骼细胞为成骨细胞、骨细胞、衬细胞和破骨细胞。细胞外骨基质由 35% 的有机物和 65% 的无机物组成。骨重塑指骨的形成和生长。骨改建指连续且正常的骨转换。

下一部分将介绍植骨材料和骨代用品。植骨材料和骨代用品可根据供源与预期受体之间的关系进行分类。自体植骨材料来自于同一个体。同种异体植骨材料来自同一物种遗传上不同的个体。相反，异种植骨材料来自与预期受体不同的物种。异质骨代用品是人工合成材料。

自体植骨材料指源自同一患者的骨，可从口内或口外部位采集。口内骨通常可从邻近缺损部位的骨组织中采集，当需要的植骨材料相对较少时，这是自体骨较好的来源。在需要较大骨量时，可从前牙区下颌升支或下颌联合部采集，如该临床影像所示。当需要更大骨量时，可能需要从供体的髂骨、胫骨和颅盖等部位进行口外采集。块状骨是大块的自体骨。由刮骨器和骨凿采集的自体骨呈小碎片状，被称为松质骨颗粒。松质骨颗粒也可由块状骨植骨制成，即使用特殊的骨磨将块状骨碾碎。

同种异体植骨材料指来自另一个人的骨，可以是活体供体或尸体。通常，同种异体骨是从髂骨或胫骨中采集而来，可以是新鲜冷冻骨、冻干骨或脱矿冻干骨。

异质骨代用品是在实验室中人工合成的替代物，如羟基磷灰石、ß-磷酸三钙、聚合物、生物玻璃、钛或其组合。这是异质骨代用品的示例，是一种由 60% 羟基磷灰石和 40% ß-磷酸三钙组成的双相磷酸钙构建体。

植骨材料和代用品的分类，学习重点：植骨材料和骨代用品可根据根据供源与预期受体之间的关系进行分类。骨移植和骨代用品可分为自体骨、同种异体骨、异种骨或异质骨代用品。

无论需要采用什么类型的植骨方法，所使用的植骨材料或骨代用品类型应能与宿主骨和/或种植体本身结合。不同类型的植骨材料有不同的作用机制，材料性能可影响骨愈合效果。

植骨材料与周围的宿主骨的结合，有三种公认的作用机制：成骨机制是由植骨材料中存在的成骨细胞形成新骨。在自体植骨材料中，成骨细胞必须能在移植过程中存活下来，以保持存活状态并保留形成新骨的能力。新骨生成也可通过添加到植骨材料和骨代用品上的成骨细胞构建体来实现。骨传导机制是通过为宿主局部环境中存在的骨原细胞提供支架来促进骨形成。这些细胞迁移并定植在支架上，然后形成新骨。最后一种是骨诱导机制，是植骨材料通过刺激未分化的间充质细胞转化成可形成骨的成骨细胞表型来诱导骨形成。

自体骨被视为是大多数植骨手术的“黄金标准”。根据植骨适应症和所需植骨材料的量，自体骨的使用形式可以是松质骨颗粒、块状骨植骨或两者相结合。无论采用何种形式，自体植骨材料愈合都会包含一系列特定但又重叠的阶段。手术中植入植骨材料会导致术区和植骨材料周围形成血肿。与所有类型的组织创伤一样，手术过程也会引起急性炎症反应。除了炎症细胞，成骨细胞和破骨细胞前体也会迁移至伤口中。一天内，周围宿主骨中的血管成分出现增殖，肉芽组织开始形成。接着，植骨材料的破骨细胞吸收开始，引发骨基质释放骨形成蛋白。释放骨形成蛋白预示着骨诱导活动开始。在破骨细胞活动的同时，受体床的成骨细胞开始迁移到伤口中和植骨材料上，并开始形成新骨，与骨传导保持一致。植骨材料渐渐参与正常的改建过程，包括骨吸收和新骨形成，最终实现植骨材料的结合和替换。

植骨代用品的结合与自体骨的结合相似。结合一开始有血肿形成和炎症，接着形成肉芽组织。但是与自体骨相比，植骨代用品结合是通过大部分骨替代材料中进行的骨传导实现的。骨代用品的改建方式与自体植骨材料不同，但它们会经历不同程度的吸收，无论是通过细胞介导还是溶解，或是结合两种方式。但是，很多骨替代材料几乎不会吸收。

自体骨是唯一通过全部三种机制促进骨再生的植骨材料类型。采集和移植过程中存活下来的自体植骨材料中的成骨细胞负责骨的生成；植骨材料本身为宿主位点中的成骨细胞提供支架，供其迁入，促进骨传导；最后，植骨材料基质中包含的生长因子在植骨材料吸收过程中被释放出来，以促进骨诱导。在这种情况下，应注意仅有限数量的细胞可在植骨手术中存活下来。同种异体植骨材料可分为矿化植骨材料和脱矿植骨材料两类。矿化同种异体植骨材料，例如新鲜冷冻植骨材料和冻干同种异体植骨材料，主要通过骨传导促进骨再生，但它们也有一定的骨诱导潜力。但是，脱矿冻干同种异体植骨材料被认为主要通过骨诱导促进骨再生，其次才是骨传导。由于组织库中处理同种异体材料的方式不同，所以脱矿冻干骨的骨传导潜力也存在巨大差异。最后，异种和异质骨代用品主要通过骨传导促进新骨形成。

植骨材料结合和替换的程度、其体积的稳定性和愈合过程的持续时间均取决于多种因素。这些因素包括植骨材料的类型和形状、其皮髓质的组成、植骨材料大小以及缺损部位的大小和形态。此外，手术过程本身的质量和与宿主全身健康有关的方面，都会影响上述过程。

与自体块状骨相比，自体松质骨的优点是能相对更快地结合。然而，它在愈合早期缺乏结构稳定性，根据局部缺损或位点的解剖结构，通常必须通过引导骨再生膜或网等方式将其包裹起来。自体松质骨也会出现大量且相当不可预测的吸收。与自体松质骨相比，块状骨从愈合早期就具有良好的结构稳定性，且尺寸也更稳定；然而，其需要更多时间来结合，且经常发现有多达 50% 的块状骨量被吸收掉。块状骨在愈合期间需要固定。

市面上各种骨代用品在物理化学特性上差异很大，包括其组成、颗粒大小和形状以及表面特性。相同类型的骨替代材料也会存在这种情况。在新骨形成量以及在给定骨代用品移植位点上残留的生物材料方面，骨代用品的不同物理化学特性可能会影响愈合效果。新骨形成量的差异可能是生物材料骨传导潜力的真实差异造成的，但部分原因也可能是不同骨代用品的吸收能力不同，而这也决定了缺损位点中新骨组织形成的可用空间。例如，ß-磷酸三钙可相当快地被替换，而煅烧牛骨则具有抗吸收性，将在植骨位点存在数十年。

植骨材料愈合，学习重点：植骨材料和骨代用品促进骨再生有三种作用机制：骨生成、骨传导和骨诱导。仅自体植骨材料会通过全部三种机制促进骨再生。同种异体植骨材料通过骨传导和骨诱导促进骨再生。异种和异质材料通过骨传导促进骨再生。

自体骨和骨代用品的分阶段愈合。骨代用品之间的不同特征，即使是在同一类骨代用品中，也会影响骨形成的效果。自体松质骨与块状骨相比，其结合速度更快，但尺寸稳定性较差。骨代用品移植缺损部位的骨形成取决于材料的骨传导潜力和吸收能力。

植骨的生物学原理，模块总结：骨由多种类型的细胞和矿化基质组成。植骨材料可分为自体植骨材料、同种异体植骨材料、异种植骨材料或异质植骨材料。植骨材料促进骨再生有三种作用机制：骨生成、骨传导和骨诱导。仅自体植骨材料会通过全部三种机制促进骨再生；异种植骨材料和同种异体植骨材料可通过骨传导促进骨再生。自体松质骨与自体块状骨相比，其结合速度更快，但尺寸稳定性较差。骨代用品移植缺损部位的骨形成取决于材料的骨传导潜力和吸收能力。