骨移植

骨伝導とは、「組織の侵入、骨前駆細胞の増殖、および骨形成の発達をサポートする材料の特性」と定義されます。^{[ 4 ]}骨移植の文脈では、骨移植材料が、元の骨によって継続される新しい骨の成長の足場として機能するときに骨伝導が起こります。移植される欠損部の縁からの骨芽細胞は、骨移植材料をフレームワークとして利用して、広がり、新しい骨を生成します。 ^{[ 3 ]}骨芽細胞はドナー組織からではなく、宿主細胞の内部侵入によって発生します。^{[ 5 ]}骨移植手術で使用されるインプラントに生物活性化学物質（β-リン酸三カルシウム）を適切に結合することで、欠損部の領域で骨伝導が促進されます。 ^{[ 4 ]}少なくとも、骨移植材料は、これらの生物活性化学物質で構成されているため、骨伝導性を持つ必要があります。

骨誘導とは、骨前駆細胞を刺激して骨芽細胞に分化させ、新しい骨の形成を開始させることである。最も広く研究されている骨誘導性細胞メディエーターは、骨形成タンパク質（BMP）である。^{[ 3 ]}骨伝導性と骨誘導性を備えた骨移植材料は、既存の骨芽細胞の足場として機能するだけでなく、新しい骨芽細胞の形成も誘発し、理論的には移植片の統合を早める。

骨促進とは、骨誘導特性を持たずに骨誘導を強化することである。例えば、エナメルマトリックス誘導体は脱灰凍結乾燥骨同種移植片（DFDBA）の骨誘導効果を高めることが示されているが、それだけでは新しい骨の成長を刺激しない。^{[ 6 ]}

骨形成は、骨移植材料由来の重要な骨芽細胞が、他の2つのメカニズムによって生成される骨の成長とともに、新しい骨の成長に寄与するときに起こる。^{[ 3 ]}

自家骨移植（または自家骨移植）では、移植を受ける本人から採取した骨を使用します。骨は、腸骨稜などの非必須骨から採取することも、口腔顎顔面外科では下顎結合部（顎部）または下顎前枝（筋突起）から採取することも一般的です。これは特にブロック移植の場合に当てはまります。ブロック移植では、小さな骨のブロックを移植部位にそのまま置きます。ブロック移植を行う場合、移植片が患者自身の体から採取されるため拒絶反応のリスクが低いことから、自家骨が最も好まれます。^{[ 8 ]}上記の図に示すように、このような移植片は骨誘導性、骨形成性、および骨伝導性を有します。自家移植のマイナス面は、追加の手術部位が必要となるため、術後の痛みや合併症が発生する可能性のある場所がさらに増えることである。^{[ 9 ]}

自家骨移植では、通常、顎などの口腔内部位、または腸骨稜、腓骨、肋骨、下顎骨、さらには頭蓋骨の一部などの口腔外部位から骨を採取します。

骨移植には、移植部位への血液供給が不可欠です。移植部位の位置や移植片の大きさによっては、追加の血液供給が必要となる場合があります。このような移植では、ドナー骨とともに骨膜の一部とそれに付随する血管を採取する必要があります。この種の移植は、生体骨移植と呼ばれます。

自家移植は、例えば上前腸骨棘から削り取った骨を用いるなど、しっかりとした骨構造がなくても行うことができる。この場合、骨誘導作用と骨形成作用は存在するが、しっかりとした骨構造がないため、骨伝導作用は存在しない。

顎骨は、口腔内のあらゆる部位から容易に採取できる、豊富な皮質海綿骨自家移植片を提供します。外来診療で局所麻酔下で容易に採取できます。採取部位と移植部位が近接しているため、手術時間と費用を削減できます。手術部位へのアクセスが容易で、合併症が少なく、入院期間が不要で、採取部位の不快感が最小限に抑えられ、皮膚の瘢痕を回避できるという利点もあります。

抜歯した歯から作られる象牙質骨^{[ 10 ]}は歯の構造の85%以上を占め、エナメル質はHAミネラルで構成され、歯の構造の10%を占めます。象牙質は化学組成が骨に似ており、体積比で70～75%がHAミネラル、20%が有機マトリックス（主に線維状のI型コラーゲン）です^{[ 11 ]} 。象牙質は骨と同様に、破骨細胞によって吸収される際に成長因子や分化因子を放出する可能性があります。象牙質移植片を細菌フリーで使用可能なものにするために、一部の企業は、即時または将来の使用のために歯を研磨、選別、洗浄する臨床手順を開発しました。韓国では、韓国歯バンクが2009年1月から2012年10月までに38,000人の患者自身の歯のバイオリサイクルを実施しました。

同種移植骨は、自家骨と同様にヒト由来ですが、違いは、同種移植骨は移植を受ける人とは別の人から採取される点です。同種移植骨は、骨を必要とする生きている人のために骨を提供した遺体から採取できます。通常は骨バンクから供給されます。骨バンクはまた、選択的全股関節置換術（全股関節置換手術）を受ける生きた人間の骨提供者（通常は入院患者）から採取された同種移植骨も供給します。全股関節置換術では、整形外科医は人工股関節プロテーゼを挿入する過程の必要な部分として、患者の大腿骨頭を切除します。大腿骨頭は、大腿骨の近位端にあるほぼ球形の骨領域で、成人では直径が45mm から56mmです 。患者の大腿骨頭は、手術の最後に病院の廃棄物として廃棄されることがほとんどです。しかし、患者が厳格な規制基準、医学的基準、社会歴基準を満たし、インフォームドコンセントを提供した場合、その患者の大腿骨頭は病院の骨バンクに保管される可能性がある。

利用可能な骨同種移植片には3種類あります。^{[ 12 ]}

1. 新鮮な骨または冷凍骨
2. 凍結乾燥骨移植材（FDBA）
3. 脱灰凍結乾燥骨移植材（DFDBA）

人工移植片は、骨の主要なミネラル成分でもある天然鉱物であるヒドロキシアパタイトから作られることがあります。また、生体活性ガラスから作られることもあります。ヒドロキシアパタイトは合成骨移植片であり、骨伝導性、硬度、骨への適合性から、現在他の合成骨移植片の中で最も広く使用されています。現在、ヒドロキシアパタイトと組み合わせて使用​​されているリン酸三カルシウムは、骨伝導性と吸収性の両方の効果をもたらします。PMMAの微多孔性グレードや、接着性を高めるために水酸化カルシウムでコーティングされた様々なアクリレート（ポリヒドロキシエチルメタクリレート、別名PHEMAなど）といったポリマーも、感染抑制効果、機械的弾力性、生体適合性から人工移植片として使用されています。^{[ 13 ]} Corallina officinalisなどの石灰化海藻は、人間の骨に似た構造を持ち、徐々に吸収されるフルオロヒドロキシアパタイト組成であるため、「FHA（フルオロヒドロキシアパタイト）生体材料」人工骨移植材として処理および標準化されている。^{[ 14 ]}

合成変異体

人工骨は、リン酸カルシウム（例えば、ヒドロキシアパタイトやリン酸三カルシウム）、バイオグラス、硫酸カルシウムなどのセラミックから作ることができ、これらはすべて生理的環境における溶解度に応じて異なる程度で生物学的に活性である。^{[ 15 ]}これらの材料には、成長因子、ストロンチウムなどのイオン^{[ 16 ]}を添加したり、骨髄吸引液と混合して生物学的活性を高めることができる。一部の著者はこの方法は自家骨移植よりも劣ると考えているが^{[ 8 ]}、移植片の感染や拒絶のリスクははるかに低く、ヤング率などの機械的特性は骨に匹敵する。ストロンチウムなどの元素の存在は、生体内での骨密度の増加や骨芽細胞の増殖促進につながる可能性がある。

骨異種移植は、異なる動物種の細胞をヒトに移植する骨移植の代替形態です。この移植は、整形外科から歯科まで幅広い用途に使用できます。ほとんどの異種移植は、牛や豚などのウシ由来で、ヒト組織への安全な移植のために滅菌および処理されます。これらは凍結乾燥または脱灰および脱タンパク質化されます。異種移植は通常、石灰化マトリックスとしてのみ配布されます。マドレポアおよび/またはミレポアタイプのサンゴは収穫され、処理されて「サンゴ由来顆粒」（CDG）^{[ 18 ]}およびその他のタイプのサンゴ異種移植になります。^{[ 19 ]}サンゴ由来の異種移植片は主に炭酸カルシウム（および骨の発達を促進する移植の文脈で有用な重要な割合のフッ化物）であるのに対し、天然のヒトの骨はリン酸カルシウムと炭酸カルシウムとともにヒドロキシアパタイトでできています。したがって、サンゴ材料は工業的に水熱プロセスによってヒドロキシアパタイトに変換され、非吸収性の異種移植片が得られるか、または単にそのプロセスが省略され、サンゴ材料は天然の骨による移植片のより良い吸収のために炭酸カルシウムの状態のままになります。その後、サンゴ異種移植片は成長促進ゲルと溶液で飽和されます。^{[ 20 ]}

研究によると、異種移植は使用可能であるものの、拒絶反応のリスクがあるため厳重な監視が必要である。動物とヒトの組織が交雑することによって生じる人獣共通感染症は、異種移植の成功を脅かす。具体的には、これらの疾患は「異種人獣共通感染症」と呼ばれる。これらは、ウイルス感染、プリオン媒介感染、細菌感染の3つのグループに分類できる。これらの疾患は、異なる種間での感染を容易にする可能性があるため、厳重な監視が行われないと公衆衛生上のリスクとなる可能性がある。

成長因子強化移植片は、組換えDNA技術を用いて製造されます。これらは、ヒト成長因子またはモルフォゲン（コラーゲンなどの担体培地と組み合わせた骨形成タンパク質）から構成されます。

回復にかかる時間は、治療する怪我の重症度によって異なり、2週間から2か月までかかる場合があり、激しい運動は最長6か月間禁止される可能性があります。遠位大腿骨骨移植は治癒に最長6か月かかります。^{[ 21 ]}

骨移植の最も一般的な用途は、歯が欠損した無歯顎領域を修復するための歯科インプラントの適用です。歯科インプラントは、支えと口腔内への適切な統合のために、その下に骨を必要とします。前述のように、骨移植には、自家移植（同一人物由来）、同種移植、異種移植（主に牛骨）、および人工材料など、さまざまな形態があります。骨移植は、インプラント埋入前または同時に使用できます。^{[ 22 ]}長期間無歯顎（歯がない）であった人は、必要な場所に十分な骨が残っていない場合があります。この場合、自家骨は、顎、インプラントのパイロットホール、または骨盤の腸骨稜から採取され、新しいインプラントの下の口腔内に挿入されます。あるいは、外因性骨を使用することもできます。異種移植は、時間の経過とともに優れた体積安定性を提供するという利点があるため、最も一般的に使用されています。同種移植は最高の再生品質を提供しますが、体積安定性は低くなります。多くの場合、異なる種類の骨移植材を組み合わせて使用​​する。

一般的に、骨移植は、欠損部によりよく適合させるために、塊状（例えば、顎や下顎骨の上行枝領域から採取したもの）で使用されるか、または顆粒状に加工されたものが使用されます。

歯科骨移植は、失われた顎骨を再建するために開発された特殊な口腔外科手術です。この損失は、歯の膿瘍感染、歯周病、外傷、または加齢の自然なプロセスによって生じる可能性があります。失われた骨組織を置き換え、自然な骨の成長を促進する理由は様々であり、それぞれの技術は顎骨の欠損に異なる方法で対処します。骨移植が必要となる理由には、上顎洞増大、歯槽保存、歯槽堤増大、または再生などがあります。現在、歯周病の治療に骨移植を使用する場合、自家血小板濃縮物（組織再生を促進する成長因子を含む細胞断片）の使用を支持するいくつかの証拠があります。^{[ 23 ]}

歯科インプラントに使用されるものよりも大きな、もう一つの一般的な骨移植は、腓骨骨幹部の移植です。腓骨骨幹部の一部を切除した後、骨欠損のある脚で走ったりジャンプしたりといった通常の活動が許可されます。移植された血管付き腓骨は、先天性骨欠損のある四肢の長骨の骨格の完全性を回復するため、また外傷や悪性腫瘍の浸潤後に骨の一部を置換するために使用されてきました。移植された骨が新しい宿主部位に移植された後も生きたまま成長するように、骨膜と栄養動脈は通常、骨片とともに除去されます。移植された骨が新しい場所に固定されると、通常、それが付着した骨への血流が回復します。

骨移植は、欠損した骨が治癒するか、移植片拒絶反応がほとんどまたは全くなく再生することを期待して行われます。^{[ 21 ]}骨移植の主な用途である歯科インプラントの他に、この処置は、動きを防止するために関節を固定したり、骨欠損のある骨折を修復したり、まだ治癒していない骨折を修復したりするためにも使用されます。^{[ 21 ]}さらに、骨移植または代替物は、脊椎固定術の補強に広く使用されています。^{[ 24 ]}

腸骨稜をドナー部位として用いる骨移植の潜在的なリスクと合併症には、以下のようなものがある。 ^{[ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]}

• 後天性 腸ヘルニア（これはドナー部位が大きい場合（>4 cm）のリスクとなる）。 ^{[ 25 ]} 1945年から1989年までの文献では約20例が報告されており^{[ 28 ]}、世界中で報告されているのはわずか数百例である^{[ 29 ]。}
• 大腿外側皮神経の損傷による知覚異常（ベルンハルト・ロス症候群とも呼ばれる）
• 骨盤不安定症
• 骨折（極めてまれで、通常は他の要因を伴う^{[ 30 ] [ 31 ]}）
• 臀部神経の損傷（これにより、座ると悪化する骨盤後部の痛みが生じます）
• 腸骨鼠径神経の損傷
• 感染
• 軽度の血腫（よくある症状）
• 外科的介入を必要とする深部血腫
• 漿液腫
• 尿管損傷
• 腸骨動脈の仮性動脈瘤（まれ）^{[ 32 ]}
• 腫瘍移植
• 美容上の欠陥（主に骨盤上部縁の保存が不十分なことに起因する）
• 慢性疼痛

一般的に、後腸骨稜から採取した骨移植片は合併症が少ないが、手術の種類によっては、患者が全身麻酔下にある間に反転が必要になる場合がある。^{[ 33 ] [ 34 ]}