Новый вид остеопластических материалов на основе октакальцийфосфата и биорезорбируемых мембран на основе альгината (разработка, экспериментальное обоснование, клиническое внедрение) тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 14.01.14, доктор наук Гурин Алексей Николаевич

• Гурин Алексей Николаевич
• доктор наук
• 2022

Оглавление диссертации доктор наук Гурин Алексей Николаевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Перспективные направления биоматериаловедения

1.2 Октакальцийфосфат - прекурсор биологической минерализации

и его роль в структурной организации костной ткани

1.2.1 Влияние октакальцийфосфата на процесс минерализации

1.2.2 Восстановление костной ткани при использовании октакальцийфосфата

1.3 Октакальцийфосфат - катализатор кристаллизации гидроксиапатита

в составе костного цемента а-ТКФ/ОКФ

1.4 Изолирующие мембраны для направленной регенерации тканей

1.5 Профилактика атрофии альвеолярного отростка после удаления зуба

1.6 Применение кальций-фосфатных материалов при лечении периапикальных воспалительно-деструктивных процессов челюстных костей 62 ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Материал экспериментального исследования

2.1.1 Экспериментальная модель - эпифиз бедренной кости крыс

2.1.2 Экспериментальная модель - критический дефект теменной кости крыс

2.1.3 Биоматериал на основе октакальцийфосфата, полученный из [3-трикальцийфосфата (Октафор, ОКФт)

2.1.4 Биоматериал на основе [3-трикальцийфосфата (Трикафор, [3-ТКФ)

2.1.5 Биоматериал на основе животного гидроксиапатита в коллагеновой

матрице (Био-осс коллаген)

2.1.6 Биоматериал на основе октакальцийфосфата, полученный

из карбоната кальция (ОКФк)

2.1.7 Биорезорбируемая мембрана на основе животного коллагена (Биогайд)

2.1.8 Биорезорбируемая мембраны на основе альгината натрия

2.1.9 Кальций-фосфатный цемент на основе а-ТКФ/ОКФ

2.2 Методы экспериментального исследования

2.2.1 Рентгенофазовый анализ

2.2.2 Сканирующая электронная микроскопия, подготовка пористых образцов

2.2.3 Определение прочности цементных образцов

2.2.4 Определение растворимости гранул в изотоническом растворе in vitro

2.2.5 Методика определения цитотоксичности in vitro

2.2.6 Критерии включения пациентов в исследование

2.2.7 Критерии невключения пациентов в исследование

2.2.8 Критерии исключения пациентов из исследования

2.2.9 Метод рандомизации клинического исследования

2.2.10 Метод стоматологического обследования

2.2.11 Распределение больных на группы

2.2.12 Ожидаемая продолжительность участия субъектов в исследовании

2.2.13 Основные параметры оценки для статистической обработки

2.2.14 Клинические критерии оценки послеоперационного состояния пациентов

2.2.15 Методика хирургического вмешательства в периапикальных тканях (зубосохраняющая операция)

2.2.16 Методика удаления зуба и аугментации лунки

2.2.17 Рабочая классификация постэкстракционных лунок

2.2.18 Методика установки дентального имплантата и взятия столбчатой биопсии костного регенерата

2.2.19 Методика периотестметрии

2.2.20 Измерение ширины альвеолы и толщины десны

2.2.21 Рентгенологическое обследование

2.2.22 Гистоморфометрическая оценка столбчатой биопсии 105 2.3 Статистическая обработка 106 ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Фазовый анализ октакальцийфосфата, в-трикальцийфосфата,

Био-осс коллагена

3.2 Результаты сканирующей электронной микроскопии октакальцийфосфата, [3-трикальцийфосфата, Био-осс коллагена

3.3 Динамика растворимости в SBF-жидкости

3.4 Результаты цитотоксичности и пролиферации in vitro

3.5 Гистоморфометрическая оценка остеопластических свойств исследуемых материалов при имплантации

в костные дефекты эпифиза бедренной кости крыс

3.5.1 Заживление костного дефекта эпифиза бедренной кости крыс под кровяным сгустком Контрольная группа

3.5.2 Заживление костного дефекта эпифиза бедренной кости крыс при имплантации октакальцийфосфата из карбоната кальция (ОКФк) Группа ОКФк

3.5.3 Заживление костного дефекта эпифиза бедренной кости крыс при имплантации октакальцийфосфата из [3-трикальцийфосфата (ОКФт) Группа ОКФт

3.5.4 Заживление костного дефекта эпифиза бедренной кости крыс

при имплантации в-трикальцийфосфата (ТКФ) Группа в-ТКФ

3.5.5 Заживление костного дефекта эпифиза бедренной кости крыс при имплантации гибридного композита Био-осс коллаген (БОК) Группа БОК

3.6 Гистоморфометрическая оценка изолирующих свойств исследуемых биорезорбируемых мембран при заживлении критических костных дефектов теменной кости крыс

3.6.1 Заживление критического костного дефекта теменной кости крыс под кровяным

сгустком Контрольная группа

3.6.2 Заживление критического костного дефекта теменной кости крыс при имплантации

биорезорбируемой мембраны на основе альгината. Группа АМ

3.6.3 Заживление критического костного дефекта теменной кости крыс при имплантации гранул октакальцийфосфата из кальцита, изолированных биорезорбируемой мембраной на основе альгината Группа ОКФк/АМ

3.6.4 Заживление критического костного дефекта теменной кости крыс при имплантации гранул октакальцийфосфата из трикальцийфосфата, изолированных биорезорбируемой мембраной на основе альгината Группа ОКФт/АМ

3.6.5 Заживление критического костного дефекта теменной кости крыс при имплантации гранул трикальцийфосфата из трикальцийфосфата, изолированных биорезорбируемой мембраной на основе альгината Группа в-ТКФ/АМ

3.6.6 Заживление критического костного дефекта теменной кости крыс при имплантации гранул октакальцийфосфата из кальцита, изолированных биорезорбируемой мембраной на основе коллагена Биогайд Группа ОКФт/БГ

3.7 Результаты оптимизации выбора состава костного цемента в реакционно-твердеющей системе а-ТКФ/ОКФ

3.7.1 Кинетика растворения костного цемента в реакционно-твердеющей

системе а-ТКФ/ОКФ в изотоническом растворе

3.7.2 Влияние порообразующих добавок на структуру и механические

свойства цемента а-ТКФ/ОКФ

3.7.3 Результаты оценки токсичности цемента в системе а-ТКФ/ОКФ на жизнеспособность культуры клеток фибробластов человека

3.7.4 Динамика заживления костных дефектов эпифиза бедренной

кости крыс при имплантации костного цемента в системе а-ТКФ/ОКФ

КЛИНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.8 Характеристика пациентов, включенных в исследование

3.9 Результаты клинических исследований при проведении

зубосохраняющих операций

3.9.1 Характеристика выраженности постоперационного коллатерального отека (ЗСО)

3.9.2 Характеристика выраженности послеоперационного

болевого синдрома (ЗСО)

3.9.3 Характеристика выраженности гиперемии слизистой

оболочки в области вмешательства в послеоперационном периоде (ЗСО)

3.10 Результаты клинических исследований при проведении

удаления зуба с аугментацией лунки

3.10.1 Характеристика выраженности коллатерального отека (УЗАЛ)

3.10.2 Характеристика выраженности послеоперационного

болевого синдрома (УЗАЛ)

3.10.3 Характеристика выраженности гиперемии слизистой оболочки

в области вмешательства в послеоперационном периоде (УЗАЛ)

3.11 Результаты лучевых методов исследования при лечении

периапикальных деструктивных процессов челюстных костей

3.12 Результаты измерения ширины альвеолы и толщины десны в

месте удаления зуба и аугментации лунки

3.12.1 Измерение ширины депозита остеопластического материала на момент удаления зуба фШ2)

3.12.2 Измерение толщины десны по горизонтали на момент

удаления зуба (B2B3)

3.12.3 Измерение толщины десны по вертикаль на момент

удаления зуба ^№1)

3.12.4 Измерение ширины депозита остеопластического материала

через 4 мес. после аугментации фШ4)

3.12.5 Сравнение размера лунки на этапе удаления зуба фШ2) и

через 4 мес. фШ4)

3.12.6 Измерение толщины десны по горизонтали через 4 мес.

после удаления зуба (B4B5)

3.12.7 Измерение толщины десны по вертикали через 4 мес.

после удаления зуба (E2F2)

3.12.8 Измерение убыли тканей после аугментации лунки

3.13 Результаты измерения стабильности дентальных имплантатов (периотестметрия)

3.14 Результаты гистоморфометрического исследования трепанобиопсий

3.14.1 Гистоморфометрический анализ костных биопсий группы ОКФ УЗАЛ

3.14.2 Гистоморфометрический анализ костных биопсий группы в-ТКФ УЗАЛ

3.14.3 Гистоморфометрический анализ костных биопсий группы БОК УЗАЛ

3.15 Клинические примеры исследований 202 ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ 214 ВЫВОДЫ 238 ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 242 СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 244 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 245 ПРИЛОЖЕНИЕ А 264 ПРИЛОЖЕНИЕ Б 265 ПРИЛОЖЕНИЕ В 266 ПРИЛОЖЕНИЕ Г

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Новый вид остеопластических материалов на основе октакальцийфосфата и биорезорбируемых мембран на основе альгината (разработка, экспериментальное обоснование, клиническое внедрение)»

Актуальность темы исследования

Социальная значимость разработок биосовместимых материалов отечественного производства в рамках программы Президента РФ по импортозамещению обусловлена потребностями медицины в материалах, обладающих регулируемой биологической активностью и обеспечивающих увеличение репаративных процессов для замещения дефектов кости, необходимостью снижения количества операций, сроков реабилитации и повышения качества жизни пациентов в послеоперационном периоде. Большие перспективы экспериментального и клинического применения имеют синтетические материалы на основе фосфатов кальция, которые используются в качестве несущей матрицы для клеток и лекарственных препаратов.

В последнее время усилия исследователей направлены на создание материалов из прекурсоров формирования биологического апатита в организме человека. Одним из возможных прекурсоров является октакальцийфосфат (ОКФ), который, как полагают, проявляет не только остеокондуктивность, но и остеоинуктивные качества - спо-

8,208,254,308

собность индуцировать формирование костной ткани. ОКФ обладает способ-

ностью к повышению адсорбции ряда важных для остеосинтеза морфогенетических протеинов и увеличивает локальную концентрацию ионов кальция в межтканевой

337

жидкости, что способствует осаждению апатита. Комплексные исследования подтвердили, что ОКФ присуща способность усиливать дифференциацию остеобластов. Выбор ОКФ обусловлен тем, что образование стабильной в организме фазы - биологического апатита проходит через промежуточную стадию - октакальцийфосфата. ОКФ способен менять содержание ионов в гидратированных слоях на кальций-ион и гидроксид-ион благодаря изменение рН, запуская процесс трансформации в гидрок-сиапатит, что наделяет его рядом уникальных характеристик. Несмотря на большое количество публикаций экспериментального характера, только небольшое количе-

221,236,147

ство работ нашло клиническое применение.

Кальций-фосфатные цементы (КФЦ) представляют большой интерес как био-

материалы для заполнения костных дефектов, благодаря быстрому затвердеванию и

170

высокой последующей прочности. Гранулированная форма материала может быть нестабильна в зоне костного дефекта, под влиянием тканевой жидкости гранулы могут мигрировать в окружающие мягкие ткани. Этот недостаток нивелируется при использовании костных цементов. Получаемое в ходе затвердевания цементное тесто плотно заполняет контуры костного дефекта любой формы. Баланс высокой прочности и биорезорбции с замещением новообразованной костной тканью является актуальной проблемой в хирургии. На данный момент на российском рынке представлен апатитовый КФЦ Norian SRS (Synthes, Швейцария), обладающий беспористой струк-

324

турой (пористость 0,5%) и, как следствие, недостаточной скоростью биодеградации. Использование различных вспенивающих реагентов позволит получить пористость, необходимую для прорастания кровеносных сосудов и ускорения регенерации костного дефекта. В дополнение, предполагается, что введение в состав цемента ОКФ позволит обеспечить высокую биологическую активность материала. Исследование физико-химических свойств и биологического поведения представляет значимый научно-практический интерес.

Изоляция остеопластического материала в костном дефекте является важным элементом успешного хирургического лечения. В качестве механических барьеров для предотвращения прорастания в зону дефекта эпителия, создавая место для

формирования костной ткани и исключения миграции частиц материала в мягкие

261

ткани предполагается применение биорезорбируемых и нерезорбируемых мембран. Большинство резорбируемых мембран, используемых в медицинских целях, производятся на основе коллагена животного происхождения, полисахаридов, полигликолида, полилактида и их сополимеров. Коллагеновые мембраны, не связанные поперечными связями, биодеградируют к 5-7 дню, тогда как остатки поперечно связанных мембран

184

в зоне дефекта обнаруживаются вплоть до 2 недель после клинического применения. При клиническом применении коллагеновых мембран существует риск послеоперационного разрыва в результате их небольшой прочности. Поскольку коллагеновые мембраны животного происхождения, возможна передача болезней от животных к

человеку. Применение в качестве «сшивающего агента» токсичных химических

соединений, остатки которых остаются после полимеризации, отрицательно влияет

на регенераторные процессы, что образует своеобразные «ниши» между мембраной

110

и соединительной тканью и приводит к миграции в них микробов и воспалению. Синтетические мембраны из полилактидов и их сополимеров могут отрицательно влиять на окружающие ткани, вызывая умеренную цитотоксическую реакцию в ходе

329

биодеградации. Поиск новых материалов для получения мембран, удовлетворяющих современным запросам, продолжается. Одним из таких материалов является безазотистый полисахарид альгинат.

128

Альгинат биосовместим, не иммуногенен, гидрофилен. В медицине широко используется в виде гидрогелей как матрикс для доставки лекарственных веществ и

174

клеток к тканям. Особым свойством альгината является то, что он не резорбируется естественным образом под действием ферментов и клетки не склонны к активной адгезии к альгинату, по-видимому, за счет высокой гидрофильности и наличия отрица-

250,301

тельного заряда цепей, что делает альгинат нейтральным к окружающим тканям. Актуальной задачей является изучение структурных изменений пористой мембраны из альгината натрия и оценка ее роли для направленной костной регенерации.

Периапикальные деструктивные процессы челюстных костей (диагноз Международной классификации болезней - К04.5, К04.6, К04.8) являются одними из

79,80

ведущих стоматологических заболеваний в России. В структуре оказания помощи таким пациентам проводится консервативное, консервативно-хирургическое или хирургическое лечение. Возможность консервативного лечения ограничена при наличии штифтово-культевых конструкций в корнях зубов, наличие перешейка между каналами в области апикального отверстия и т.д. Хирургическое лечение предполагает создание трепанационного окна в качестве доступа к зоне патологически-изме-ненных периапикальных тканей. Образовавшаяся после удаления кисты костная по-

85

лость далеко не всегда заполняется новообразованной костной тканью. Это диктует необходимость заполнения образующихся костных полостей остеопластическими материалами с целью стимуляции остеогенеза.

В челюстно-лицевой хирургии и хирургической стоматологии разработка новых материалов позволяет проводить профилактические мероприятия, в частности, уменьшение атрофии альвеолярного отростка/части челюсти после удаления зубов, заполнения костных дефектов различной этиологии, а также использовать данные материалы для направленной тканевой регенерации. В настоящее время с развитием техник реставрации дентальные имплантаты становятся все более доступным средством замещения отсутствующих зубов. Одна из сложностей, связанных с установкой дентального имплантата - неблагоприятное состояние альвеолярной кости, вызванное атрофией, которое в итоге может привести к недостатку объема костной и мягких

13

тканей в горизонтальном и/или вертикальном направлении В ходе многочисленных экспериментально-клинических исследований было показано, что после удаления зуба заживление раны естественным путем приводит к сокращению объема отростка/

57,82,169,169,181,249,256,257,234

части челюсти и изменению его формы После удаления одного зуба

объем потери по ширине особенно велик и происходит в основном с вестибулярной

119-122,311,322

стороны. Такая резорбция имеет значимые функциональные и эстетические

114-118,163,164,283

последствия. В ряде исследований было показано, что, в среднем, в первые

2- 3 года происходит атрофия по высоте и ширине альвеолярной части нижней челю-

173,290

сти или альвеолярного отростка верхней челюсти на 40-60%. Во многих клинических исследованиях были использованы методы по аугментации лунки с примене-

281

нием аутокости, различные аллографты: дименерализованная и минерализованная

157,199,200 131-135,244,313

лиофилизированная аллокость, ксенографты, тканеинженерные кон-

структы на основе различных факторов роста, преимущественно рекомбинантного

194 200

морфогенетического белка, аллопластические материалы: биоактивное стеко,

109,178

кальций-фосфат силикат, сульфат кальция, полилактидные материалы, магний-

9,42,58,101,102,278

замещенный гидроксиапатит, в-трикальцийфосфат ((З-ТКФ).

Таким образом, исследование остеопластического потенциала материалов на основе ОКФ, в -ТКФ, изолирующих свойств альгинатной мембраной является задачей, отвечающим современным запросам на поиск оптимальных материалов для костнопластических операций.

Степень разработанности темы исследования

Разработка остеопластических материалов и биорезорбируемых мембран - перспективная задача медицины. Октакальцийфосфат - малоизученная полиморфная фаза гидроксиапатита имеет ряд уникальных физико-химических характеристик, оказывающих заметное влияние на биологическое поведение. Альгинат натрия в качестве биорезорбируемого механического барьера имеет химические особенности, не позволяющие эпителиальным клеткам прочно прикрепляться к его поверхности, что является значительным преимуществом перед другими материалами.

Поддержание контуров альвеолярного отростка/части челюсти после удаления зубов с использованием остеопластических материалов - важная часть успешной реабилитации пациентов при лечении с использованием дентальных имплантатов. Разработанный новый вид остеопластических материалов на основе ОКФ, а также костных цементов, содержащих ОКФ и биорезорбируемая мембрана на основе альги-ната позволяет обеспечить условия для повышения эффективности хирургического лечения пациентов при лечении воспалительно-деструктивных изменений челюстных костей.

Цель исследования

Разработать и внедрить в клиническую практику новый вид отечественных остео-пластических материалов на основе октакальцийфосфата и биорезорбируемых мембран на основе альгината для повышения эффективности хирургического лечения пациентов с воспалительно-деструктивными изменениями челюстных костей.

Задачи исследования

1. Исследовать структуру и свойства биоматериалов на основе октакальцийфосфа-та (ОКФ) и трикальцийфосфата (ТКФ) в сравнении с ксеноапатитом в коллагеновой матрице.

2. Изучить динамику растворения ОКФ в жидкой среде в зависимости от структуры и состава материала.

3. Определить адгезию, пролиферативную и токсикологическую активность ОКФ и ТКФ на различных клеточных культурах.

4. Определить остеопластические потенции ОКФ, ТКФ, ксеноапатита в коллагено-вом матриксе in vivo.

5. Оценить влияние на репаративный остеогенез альгинатной мембраны на модели критического костного дефекта in vivo.

6. Выявить остеопластический потенциал ОКФ под альгинатной мембраной на модели критического костного дефекта in vivo.

7. Разработать и оценить влияние на репаративный остеогенез кальций-фосфатный цемент (КФЦ) в системе ТКФ/ОКФ в эксперименте in vivo.

8. Внедрить в клиническую практику и оценить эффективность остеопластиче-ских материалов на основе ОКФ и ТКФ для заполнения костных дефектов после цистэктомии на основании методов лучевой диагностики.

9. Провести сравнение пространственных изменений альвеолярного отростка верхней челюсти после удаления зуба в области лунок, заполненных остеопла-стическими материалами на основе ОКФ, ТКФ и гибридного комплекса на основе ксеноапатита в коллагеновой матрице.

10. Оценить регенерацию кости в лунке после удаления зуба при заполнения различными остеопластическими материалами на основе данных гистоморфометри-ческого анализа.

11. Определить показатели стабильности внутрикостных дентальных импланта-тов после их установки в аугментированные лунки методом периотестметрии.

Научная новизна

Впервые разработан и внедрен в клиническую практику остеопластический материал на основе в -ТКФ и ОКФ, полученного из в -ТКФ и карбоната кальция с размером гранул 50-150 мкм, 150-500 мкм, 500-1000 мкм, атомарным соотношением Са/Р=1,33; пористостью 60%, прочностью на сжатие 1,2 МПа. Для ОКФт и ОКФк характерно наличие пика 4.8°0 при рентгено-фазовом анализе и отличительная морфология поверхности — плоские пластинки толщиной 0,5 мкм, шириной до 10 мкм и длиной до 30 мкм с высокой степенью растворимости.

Впервые выявлены особенности поверхности ОКФт и ОКФк в виде игольчатых кристаллов, формирующих септы по данным сканирующей электронной микро-

скопии. В эксперименте на животных отмечена высокая клеточная адгезия к такой поверхности, высокая пролиферативная активность и отсутствие токсичности, что подтверждается данными in vitro. Для в-ТКФ характерны мелкие зерна овальной или кубовидной формы, для Био-осс коллагена гранулы внутри коллагенового ма-трикса - это образования в виде мелких пластин, в середине которых имеются сквозные полые образования.

Впервые отмечено раннее формирование костной ткани на модели костного дефекта эпифиза бедренной кости крыс линии Вистар для материалов на основе ОКФк и ОКФк в виде белково-клеточного субстрата между гранулами, с последующей их минерализацией и образованием костных трабекул.

Впервые разработана полисахаридная мембрана на основе альгината натрия (патент №2713657 от 06.02.2020) с прочностью на разрыв 2 МПа, нейтральным рН и доказана ее высокая изолирующая способность при закрытии критических дефектов теменной кости крыс линии Вистар, что способствует формированию костного регенерата, тогда как при отсутствии мембраны этого не происходит. При регенерации критического костного дефекта для Био-осс коллагена характерно выраженное образование кости с краев дефекта, для ОКФ - в центре дефекта через формирование белково-клеточных мостиков с последующей минерализацией в единый костный массив. Стимуляция остеогенеза материалом на основе ОКФ вдали от костных краев проходит по эндесмальному пути с формированием ретикулофиброзной кости и последующим образованием зрелой трабекулярной кости, что позволяет характеризовать ОКФ в качестве прекурсора биологической минерализации.

Впервые разработаны костные апатитовые цементы в реакционно-твердеющей системе а-ТКФ/ОКФ с затворяющей жидкостью из солей ортофосфорной кислоты (патент №2485978 от 07.06.2012). Экспериментально установленное время твердения цемента возрастает от 5 до 63 мин с увеличением содержания ОКФ от 10 до 50 масс.% в составе цементного порошка. Фазовый состав затвердевшего цемента включает ГА и ДКФД. Для оптимального состава порошка (60% а-ТКФ/ и 40% ОКФ) время твердения составляет 10 мин; рН=6,7; соотношение фаз в затвердевшем цементе а-ТКФ/

ДКФД/ГА/ОКФ соответствует 27/38/20/15. Прочность цемента при сжатии достигает 30 МПа через 2 сут. после затворения с порами 50-800 мкм. Установлены фазовые превращения в течение первых десяти минут после затворения костных кальций-фосфатных цементов в системе а-ТКФ/ОКФ - присутствуют аморфные составляющие 50-55 масс.%, которые влияют на прочность цемента. Выявлена трансформация ОКФ, ß-ТКФ и ДКФД в апатитоподобную фазу ГА при исследовании кинетических особенностей растворения цемента в изотоническом растворе в течение 21 сут.

Впервые изучены остеопластические потенции костного цемента на модели костного дефекта эпифиза бедренной кости крыс линии Вистар и отмечено активное формирование костного матрикса с разделением конгломерата цемента на фрагменты, что свидетельствует о высокой резорбции материала, согласующейся с данными не-оостеогенеза. Предполагаемое биологическое поведение характеризуется активацией остеогенеза через стимуляцию остеобластов на поверхности ОКФ и последующим растворением аморфной фазы а-ТКФ, приводящей к увеличению пористости и инфильтрацией тканевой жидкости с клеточными элементами.

Впервые проведено клиническое изучение пространственных изменений альвеолярного отростка верхней челюсти в области лунок удаленных зубов и гистомор-фометрическое исследование эффективности репаративной регенерации при аугментации остеопластическими материалами на основе ОКФ, ß -ТКФ и Био-осс коллаген.

Впервые проведена сравнительная оценка плотности костной ткани у пациентов при замещении дефекта альвеолярной кости после цистэктомии остеопластическими материалами на основе ОКФ, ß-ТКФ и Био-осс коллаген на основании методов лучевой диагностики.

Впервые изучена эффективность остеоинтеграции дентальных имплантатов в области аугментации лунок удаленных зубов остеопластическими материалами на основе ОКФ, ß-ТКФ и Био-осс коллаген на основе данных периотестметрии.

Теоретическая и практическая значимость

Разработка остеопластических материалов на основе ОКФ, как промежуточной фазы кристаллизации гидроксиапатита, костных цементов с ранее неизвестное ци-

клической трансформацией фаз, открывает перспективы новых направлений в получении остеопластических бифазных материалов, композитов, генной инженерии, Ж-композитов.

Разработка полисахаридных мембран из альгината натрия для направленной костной регенерации позволяет восстановить нишу нейтральных полисахаридных мембран различной многослойной композиции с высокой изолирующей способностью.

Экспериментально установлены особенности репаративного остеогенеза остеопластических материалов на основе ОКФ, в-ТКФ, полисахаридной мембраны и гибридного комплекса на основе альгината.

На основании клинических и гистоморфометрических методов исследования определена эффективность остеопластических материалов на основе октакальций-фосфата и трикальцийфосфата для направленной тканевой регенерации в ходе лечения пациентов с использованием дентальных имплантатов, а также при хирургическом лечении периапикальных деструктивных процессов челюстных костей.

Методология и методы исследования

Исследование состояло из экспериментального этапа in vitro, in vivo и клинического этапа, в ходе которых для решения поставленных задач использовались адекватные группы сравнения и методы исследования (сканирующая электронная микроскопия, рентгено-фазовый анализ, оптическая эмиссионная спектроскопия, проточная цитофлуориметрия, гистоморфометрия, рентгенография). Объектом экспериментального изучения являлись лабораторные животные (крысы линии Вистар) с искусственно созданными дефектами эпифиза бедренной кости и критическими дефектами теменной кости со сроком наблюдения 30, 60, 90 дней. Объектом клинического изучения являлись пациенты с диагнозом (МКБ-10): Хронический апикальный периодонтит (апикальная гранулема) (К.04.5); Периапикальный абсцесс со свищом (К.04.6); Корневая киста (К.04.8); Перелом или трещина зуба (S02.5). Проводилась операция удаления зуба с аугментацией лунки для последующей дентальной имплантации (75 человек), операция цистэктомии (75 человека).

Основные положения диссертации, выносимые на защиту

1. Новый отечественный остеопластический материал на основе ОКФ биосовместим, является ярко выраженным остеокондуктором и стимулирует активность клеток остеобластического ряда благодаря составу и наличию уникальных поверхностных характеристик.

2. Кальций-фосфатный цемент на основе а-ТКФ/ОКФ показывает фазовые превращения после затвердевания с трансформацией в апатитоподобную фазу ГА через 21 день. Предполагаемое биологическое поведение характеризуется активацией остеогенеза через стимуляцию остеобластов на поверхности ОКФ и последующим растворением аморфной фазы а-ТКФ, приводящей к увеличению пористости и инфильтрации тканевой жидкости с клеточными элементами.

3. Биорезорбируемая мембрана на основе альгината выполняет изолирующую функцию в условиях направленной костной регенерации. При расслоении через 90 сут. эксперимента благодаря сшивающему агенту на основе Са2+ стимулирует образование ретикулофиброзной кости.

4. Применение остеопластического материала на основе ОКФт (Октафор) и в -ТКФ (Трикафор) способствует регенерации костных дефектов при лечении пациентов с периапикальными деструктивными процессами челюстных костей.

5. При аугментации лунки с разрушенной вестибулярной костной стенкой в области удаленного зуба новым остеопластическим материалом на основе ОКФт (Октафор) и в -ТКФ (Трикафор) в сравнении с БОК (Био-осс коллаген) происходит атрофия альвеолярного отростка на 1.1±0.24 мм , 1.4±0.24 мм, 1.3±0.27 мм по ширине соответственно. По высоте происходит убыль тканей на 0.7±0.32 мм, 0.9±0.31 мм, 0.7±0.27 мм с одновременным утолщением десны на 2.3±0.45 мм, 2.3±0.51 мм, 2.2±0.49 мм соответственно группам ОКФт, в-ТКФ и БОК.

6. Функциональная стабильность дентальных имплантатов подтверждена данными периотестметрии для группы ОКФ -2(-3;0), ТКФ 0 (-1;1), БОК -2(-2;0) на этапе установки постоянной коронки через 11 мес. после имплантации.

Степень достоверности и апробация результатов

Достоверность результатов характеризуется структурированным изложением задач исследования, их решением, использованием современных методов исследования, достаточным объемом данных для каждой группы исследования и группы сравнения экспериментального и клинического этапа работы, адекватным применением методов статистического анализа, критической оценкой полученных результатов при сравнении с данными современной научной литературы.

По результатам исследования опубликовано 44 работы, в том числе 13 статей в журналах, включенных в Перечень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени доктора наук, 3 монографии, 3 учебных пособия, 2 патента, 23 публикации в сборниках материалов международных и всероссийских научных конференций.

Материалы диссертации доложены на Международной конференции «Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества» (Суздаль, 2010), XIX Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Волгоград, 2011), Международном симпозиуме «Osteology» (Канны, Франция, 2011), Научно-практической конференции «Экспериментально-теоретическое исследование по проблемам стоматологии» (Москва, 2011), Научно-практической конференция «Simpleware Meeting» (Бристоль, Англия, 2011), IX Международной конференции «IASTED International Conference on Biomedical Engineering» (Инсбрук, Австрия, 2012), Bone-Tec (Сингапур, 2013), Международной научной конференции «Научные исследования стоматологии в рамках IADR» (Москва, 2014),

XXXI Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы стоматологии» (Москва, 2014), Первом международном молодежном медицинском форуме «Медицина будущего-Арктике» СГМУ (Архангельск, 2014), Международном конгрессе Tissue Engineering and Regenerative Medicine International Society (Генуя, Италия, 2014),

XXXII Всероссийской научно-практической конференции «Стоматология XXI века» (Москва, 2014), Национальном конгрессе «Остеология» (Москва, 2014), XVI Ежегодном научном форуме «Стоматология 2014» (Москва, 2014), XXXIII Всероссийской научно-практической конференции «Стоматология XXI века. Проблемы и перспективы»

(Москва, 2015), III Открытом Всероссийском стоматологическом форуме (Волгоград, 2015), Межрегиональной научно-практической конференции «Проблемы лечения и профилактики заболеваний челюстно-лицевой области» (Рязань, 2015), Международной конференции Eccomas Thematic Conference on Multiscale Problems in Biomechanics and Mechanobiology (Вена, Австрия, 2017), 32-ом Международном конгрессе Computer Assisted Radiology and Surgery (Берлин, Германия, 2018).

Личный вклад автора в проведенное исследование

Автор определил и сформулировал цель, задачи и методы исследования. Проводил поисковый синтез остеопластических материалов в виде гранул и костных цементов, биорезорбируемых мембран и гибридных комплексов на основе альгината натрия, инструментальные методы исследования (сканирующая электронная микроскопия, рентгенофазовый анализ) на базе ФГБУН ИМЕТ им. А. А. Байкова РАН и ФГБУН ИБХФ им. Н.М. Эмануэля РАН, эксперименты на животных (крысы линии Вистар) в виварии на базе ФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет), проводил мероприятия по получению регистрационного удостоверения на медицинское изделие Трикафор и Октафор от лица МИП "БиоНова" (резидент кластера Биомед, Сколково), проводил клинические исследования на пациентах с диагнозом К04.5, К04.6, К04.8, S02.5 на кафедре стоматологии Института стоматологии им. Е.В. Боровского на базе ФГБУ НМИЦ "ЦНИИС и ЧЛХ" Минздрава России.

Автором выполнены статистическая обработка и обобщение полученных экспериментальных и клинических данных, на основании которых представлены результаты собственных исследований, их обсуждение, выводы и практические рекомендации.

Структура и объем диссертации.

Диссертация изложена на 267 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов собственных исследований, обсуждения, выводов, практических рекомендаций и списка литературы, включающего 337 источника (108 отечественных и 229 зарубежных). В тексте содержится 151 рисунок и 36 таблиц.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Перспективные направления биоматериаловедения

Остеопластические материалы стали неотъемлемой частью восстановительного хирургического лечения - направленная регенерация тканей в пародонтологии и имплантологии, заполнение костных дефектов различной этиологии, в том числе после цистэктомии, удалении зубов. Государственная программа импортозамещения направлена на поддержку разработок и внедрения материалов для замещения костных дефектов.

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Гурин Алексей Николаевич, 2022 год

о 1.2 -

о

ш 1.0 Ч

5

£ 0.8 ч

о.

си

т

1.3

X

1.4

I 125%~75% I М1п~Мах

- Медиана

□ Среднее

1е, Е1Р1

Б1Б2

Р1Р2

В2В3

/

В3в:

е2б2

I

I

I

I

I

I /

Н I Г"

ОКФ ТКФ БОК

Группа исследования

день операции

13В5в4в;

ОКФ 1.1±0.24 ТКФ 1.4±0.24 БОК 1.3±0.27

через 4 месБ

Рисунок 128 - Измерение убыли тканей (десны и кости) по горизонтали через 4 мес. после удаления и аугментации лунки (Б3Б5) (А) Квартили, медиана, среднее значение в группах ОКФ УЗАЛ, в -ТКФ УЗАЛ, БОК УЗАЛ; (Б) Результаты (М±8Э, мм) измерений убыли десны и кости через 4 мес.

Результаты (М±8Э, мм) измерений убыли тканей (десны и кости) по вертикали (Б1Б2) - группа ОКФ УЗАЛ 0.7±0.32 мм, в-ТКФ УЗАЛ 0.9±0.31 мм, БОК УЗАЛ 0.7±0.27 мм (Рисунок 129).

2 2.0 ¿1.8 ^1.6

^1.2 си

1.0 0.8

о

0.6 0.4 0.2

о.

0.0

т

0.7

I

0.9

1 ] 25%~75%

I М1п~Мах

— Медиана

□ Среднее

0.9

0.7

0.4

I I I

д

Группа исследования

Рисунок 129 - Измерение убыли тканей (десны и кости) по вертикали через 4 мес. после удаления и аугментации лунки (Р1Б2) (А) Квартили, медиана, среднее значение в группах ОКФ УЗАЛ, в-ТКФ УЗАЛ, БОК УЗАЛ; (Б) Результаты (М±8Э, мм) измерений убыли десны и кости через 4 мес.

Таким образом, можно отметить общую убыль десны по вертикали с одновременным утолщением слизистой.

3.13 Результаты измерения стабильности дентальных имплантатов

(периотестметрия)

Сразу после установки дентального имплантата проводилось исследование стабильности имплантата, которое повторяли на этапе установки формирователя десны (через 4 мес.) и этапе установки постоянной коронки — через 11 мес. с момента установки дентального имплантата. Данные представлены в таблице и на графике

1.6

е2

В4

В1

1.5

1.2

1.2

1.1

0.6

(Таблица 33, Рисунок 130).

Таблица 33 - Данные периотестметрии на этапе установки дентального имплантата, через 4

мес. и через 11 мес. (у.е.), (Ме(С>1;С>3)). *(р<0.05)

Группа исследования Этап измерения (мес).

Этап установки имплантата (0) Этап установки формирователя десны (4 мес) Этап установки постоянной коронки (11 мес.)

ОКФ УЗАЛ -1(-1.5;1) -2(-3;-0.5) -2(-3;0)

ТКФ УЗАЛ 2(-2;3) 0(-1;2) 0(-1;1)

БОК УЗАЛ -1(-3;0) -1(-2;-1) -2(-2;0)

Статистически достоверная разница (р<0.05) согласно тесту Фридмана с апостериорным сравнением по критерию Данна (ненормальное распределение) между группами ОКФ УЗАЛ и в-ТКФ УЗАЛ, а также БОК УЗАЛ и в-ТКФ УЗАЛ на момент установки имплантата - -1(-1.5;1) у.е. (ОКФ УЗАЛ), 2(-2;3) у.е. (ТКФ УЗАЛ), -1(-3;0) у.е. (БОК УЗАЛ).

I 1 этап установки имплантата (4 мес.) I I этап установки формирователя десны (8 мес.) I I этап установки постоянной коронки (15 мес.'

си

СЕ

о_

I—

си

6

4

2

и 0 си

о_

си

-2

-4

ОКФ

Груш

БОК

ТКФ

ты исследования

Рисунок 130 - Сравнение данных периотестметрии на этапе установки дентального имплантата, через 4 мес. и 11 мес. Статистически достоверное различие в группе в -ТКФ УЗАЛ (*р<0.05). Квартили, медиана, среднее значение в группах ОКФ УЗАЛ, в-ТКФ УЗАЛ, БОК УЗАЛ, Ме(с>1;03).

На этапе установки формирователя - -2(-3;-0.5) у.е. (ОКФ УЗАЛ), 0(-1;2) у.е. (ТКФ УЗАЛ), -1(-2;-1) у.е. (БОК УЗАЛ).

3.14 Результаты гистоморфометрического исследования трепанобиопсий

Костные биопсии были взяты из лунки через 4 мес. после удаления одного из фронтальных зубов верхней челюсти. Долевое распределение новообразованной кости, соединительной ткани и остаточного материала представлены в таблице и на графиках (Таблица 34, Рисунок 131).

Таблица 34 - Долевое соотношение кости (К), соединительной ткани (СТ) и остаточного материала (ОМ) в биоптате (%), М±8Б(*р<0.05)

Группа (К) (СТ) (ОМ)

исследования

ОКФ УЗАЛ 38.6±2.3* 31.2±4.2* 31.2±2.2*

ТКФ УЗАЛ 29.8±1.1* 37.2±3.9* 34.1±2.9*

БОК УЗАЛ 35.9±2.7* 34.3±4.8* 31.7±3.2*

Рисунок 131 - Распределение долей новообразованной кости, соединительной ткани, остаточного материала в группах исследования ОКФ УЗАЛ, в-ТКФ УЗАЛ, БОК УЗАЛ. Межгрупповое различие статистически достоверно (*р<0.05) по апостериорному сравнению по критерию Тьюки (ЛМОУЛ). (А) Процент новообразованной кости в группах исследования; (Б) Процент соединительной ткани в группах; (В) Процент остаточного материала в группа исследования.

Статистически достоверное различие выявлено между всеми группами по критерию новообразованная кость - группа ОКФ УЗАЛ 38.6±2.3%, группа в-ТКФ УЗАЛ 29.8±1.1%, группа БОК УЗАЛ 35.9±2.7%; по критерию соединительная ткань между группами ОКФ УЗАЛ и в-ТКФ УЗАЛ (31.2±4.2% и 37.2±3.9% соответственно), а также ОКФ УЗАЛ и БОК УЗАЛ (31.2±4.2% и 34.3±4.8% соответственно); по критерию остаточный материал между группами ОКФ УЗАЛ и в-ТКФ УЗАЛ (34.1±2.9 % и 34.1±2.9 % соответственно), а также в-ТКФ УЗАЛ и БОК УЗАЛ 34.1±2.9 % и 31.7±3.2 % соответственно).

и

0

V

к пз

1 I пз ш о п пз о. ю о о ш

0

1

50-

45-

40-

35-

30-

25-

20-

38.6

25%~75%

1 М1п~Мах

— Медиана

□ Среднее

35.9

]29.8

ОКФ ТКФ _Группа исследований

БОК

*

*

3.14.1 Гистоморфометрический анализ костных биопсий группы ОКФ УЗАЛ

Костная биопсия представляет собой созревающий костный регенерат, содержащий в своем составе гранулы ОКФт через 4 мес. после его имплантации в лунку (Рисунок 132). Критерием оценки эффективности материала является количество новообразованной костной ткани, величина соединительной ткани и остаточный граф-166

товый материал. Костные образования напрямую зависят от размера гранул ОКФ. Небольшие фрагменты ОКФ размером 200-300 мкм активно резорбируются и включаются в костный матрикс, другие, объединяясь между собой, формируют костные трабекулы. Общая доля новой кости составляет 38.6±2.3%.

Кость 58.6±2.3%

• •• ОКФ

¿г5 . , .. V

км

р V

1

I . '• 'I 1

■ ■ И-

I !' . 'У,'- ■

г - »»". -л^згоч > ' ■,Ьмг /■

д

ЕЩ

• Р . -V -■ , . . ; ст . ■:■ '/ Г •

• -1 -Л •

Е : -Ч, О ста т. мат. И

Штл2±22%

ЩШ .V Ш'Ш

М

и

^." - ■ " К : ' ^

•) \ ' 'Г

Рисунок 132 - (А) Микрофото костной биопсии через 4 мес. после имплантации ОКФт в лунку удаленного фронтального зуба. * - гранулы ОКФ, СТ - соединительная ткань, КМ - костный матрикс. мелкие капилляры (стрелка). Окраска Г-Э. ув.об. х10; (Б) Морфометрический анализ трепанобиоптата, содержание кости - 38.6±2.3%, (В) соединительная ткань - 31.2±4.2%, (Г) остаточный графт-31.2±2.2%; (Д) Резорбция мелких фрагментов ОКФт и формирование костного матрикса; (Е) Объединение мелких гранул и образование костных трабекул. ОКФт - октакальцийфосфат из трикальцийфосфата (Октафор), ст - соединительная ткань, км - костный матрикс. Окраска Г-Э. ув.об. об. х40.

Гранулы больших размеров, лежащие среди грубоволокнистой костной ткани, также претерпевают структурные изменения. Тяжи грубоволокнистой костной ткани врастают в гранулы и разделяют их на мелкие фрагменты, которые потом, резор-

бируясь, образуют костные структуры. Характерной особенностью ОКФт является его зубчатая поверхность, напоминающая «гребенку» при заключении материала в костную или фиброзную ткань. Соединительная ткань занимает верхнюю и среднюю часть биопсии 31.2±4.2%). По краям трепанобиоптата встречаются фрагменты плотной недифференцированной ткани, в просвете которой можно наблюдать участки остеоидной ткани. Есть небольшое количество мелких капилляров и остеобластов. Соединительная ткань присутствует в небольшом количестве и занимает верхнюю часть биопсии. По краям трепанобиоптата встречаются фрагменты плотной не-дифференциорованной ткани, в просвете которой можно наблюдать участки остео-идной ткани. Встречаются участки костной ткани, где между мелкими гранулами ОКФ формируются клеточно-белковые мостики с последующей минерализацией.

Аналогичная картина наблюдалась 1пБ1еу в. е! а1. (2019), что подтверждает их общий

221

характер образования костной ткани. На других образцах костных трепанобиоп-татов большие гранулы размером до 1,0 мм практически перекрывают весь диаметр костной биопсии, что затрудняет их резорбцию и формирование костного матрикса.

Количество остаточных графтов ОКФ достаточно велико для всех исследуемых образцов и колеблется в пределах 31.2±2.5%. Таким образом, изучение костных тре-панобиопсий, содержащих гранулы ОКФ, показало достаточный прирост новообразованной костной ткани 38.6±2.3%. Причем этот прирост связан с гранулами небольших размеров 200-500 мкм (Рисунок 133).

■ЧУ, >'й .

Ьш ' ' 1 Т-. г.

У. г

X

■ И'.'сС

ь б 1 ■

ш ж* '* ад

и,- ь Я

0КФ

С /'Ж«!

__ V

3

I

ОКФ

А

ч

■ж

Бп

Рисунок 133 - Фрагменты костного трепанобиоптата через 4 мес. после имплантации ОКФт. (А) Фиброзные пучки соединительной ткани врастают в ОКФт и разделяют его на мелкие фрагменты; (Б) Большие гранулы ОКФт в окружении костного матрикса. ОКФт - октакальцийфосфат; СТ -соединительная ткань; КМ - костный матрикс. Окраска Г-Э. ув.об. х10

Как показали экспериментальные исследования на животных, где размер гранул соответствовал величине костных трабекул (150-300 мкм), в клинических условиях использования таких размеров приводит к их склеиванию в костных лунках и представляет рыхлую консистенцию. Большие гранулы также замедляют резорбцию. Так, небольшие гранулы можно получать со 100%-ной фазой ОКФ. В больших гранулах остается небольшое количество промежуточного материала в виде брушита (дикаль-цийфосфата дигидрата — ДКФД). Это соединение тормозит переход ОКФ в гидрок-сиапатит за счет подкисления среды, что снижает репаративные возможности ОКФ (Кош1еу V. 8. е! а1., 2014).

Таким образом, гистологический анализ костных биопсий, содержащих ОКФ, оказал, что этот остеопластический материал стимулирует остеогенез, напоминающий формирование кости у эмбриона человека, через образование ретикуло-фиброз-ной или грубоволокнистой костной ткани, которая откладывается на поверхности остеопластического материала с переходом в зрелую губчатую кость. ОКФт как прекурсор биологической минерализации стимулирует прямой тип остеогенеза (из мезенхимы).

3.14.2 Гистоморфометрический анализ костных биопсий группы |3-ТКФ УЗАЛ

Столбик костной биопсии представляет созревающий регенерат, содержащий гранулы в -ТКФ (Рисунок 134). Имплантированный материал довольно крупных размеров (около 1000 мкм) и занимает более / площади биопсии. Вокруг гранул формируются тонкие ободки костного вещества, между которыми находятся небольшие прослойки соединительной ткани. Некоторые крупные гранулы разделены на мелкие фрагменты, заключены в костный матрикс. Следует отметить, что образование новых структур происходит за счет мелкого гранулята (150-250 мкм).

И Г

те л й

Кость щ 29.8 ±1.1% 1

Остат. мат. Д 34.1 ±2.9%

•IV Соед. тк. "г

Рисунок 134- Микрофото костной биопсии через 4 мес. после имплантации (3-ТКФ в лунку центрального резца. * - гранулы в-ТКФ, СТ - соединительная ткань, КМ - костный матрикс. мелкие капилляры (стрелка). Окраска Г-Э. ув.об. х40; (Б) Морфометрический анализ трепанобиоптата, содержание кости - 29.8±1.1%, (В) соединительная ткань - 37.2±3.9%, (Г) остаточный графт-34.1±2.9%. (Д) Формирование костного матрикса вокруг гранул в-ТКФ. (Е) Формирование костного матрикса внутри гранулы в-ТКФ (указано стрелкой). Резорбция в-ТКФ внутри костного регенерата. Окраска Г-Э. ув.об. х10.

Часто встречаются воспалительные участки костной ткани с перестройкой тра-бекул, разрастанием соединительной ткани, с большим количеством линий скашивания, с хроническим воспалительным инфильтратом. Костная ткань содержит линии склеивания, что указывает на активные регенераторные процессы. Соединительная ткань в виде небольших прослоек присутствует на всем протяжении блока, где встречаются мелкие капилляры. Клеточный состав не активен. Остеокласты и остеобласты практически отсутствуют или выражены очень слабо, отсутствуют многоядерные гигантские клетки.

Т.М. Веек е! а1. (2010) использовали аллографты для заполнения лунки, авторы показали, что удельный объем витальной кости был один и тот же в лунках, заживших

140

через 3 и 6 мес.. Обычно, заживление лунки без графтинга занимает менее 3-х мес..

181

V. Эе е! а1. (2013) указывает сроки 3-4 мес.. Автор описывает, что исследователи

используют разные способы получения биопсий.

Исследование на эпифизе бедренной кости крыс показали схожие процессы формирования костного регенерата (Рисунок 58, Рисунок 59). Ретикулофиброзная кость окружает и врастает в гранулы имплантированного материала.

Я. В^бсИ е! а1. (2008) обнаружили, что высокорастворимая керамика, такая как в-ТКФ, не подходит для резорбции остеокластами, так как резорбция приводит к возникновению высокой концентрации кальция вокруг остеокластов и на ее поверх-

183

ности. I. 2егЪо е! а1. (2005) подтвердил, что резорбция материала из в-ТКФ остеокластами незначительна, а материал распадается в результате химического раство-

332

рения. Возможно, это связано с отсутствием большого количества многоядерных гигантских клеток и высокой концентрацией одно- и двухъядерных клеток с положительной реакцией на кислую фосфату в месте имплантации в-ТКФ.

Результаты костных биопсий, содержащих гранулы в-ТКФ показали, что прирост новообразованной кости незначительный — 29.8±1.1%. Большую часть занимает соединительная ткань 37.2±3.9%) и остаточный материал 34.1±2.9 %). Следует обратить внимание, что для костных лунок верхней челюсти приемлемые размеры гранул 300-500 мкм, которые более активно встраиваются в костный метаболизм, тогда как имплантируемый материал больших размеров (1,0-1,5 м) чаще стимулирует разрастание соединительной ткани, чем образование костного вещества.

Было показано, что в-ТКФ участвует в начальной стадии формирования новой

116

кости, но этот процесс замедляется через две недели. Это возможно, связано с тем, что новой кости трудно прорастать через материал, либо что через две недели возникает повышенная концентрация ионов кальция и что затрудняет функционирование остеобластов.

Остеопластические материалы необходимы для стабилизации атрофии лунки. Однако, перспектива использования графтинга лунок, как стандартной процедуры, следует подвергать сомнению, так как имеются данные об успешной ранней установке имплантатов. Процедура графтинга, лунок рекомендована в тех случаях, когда между удалением зуба и установкой имплантата должно пройти достаточно длитель-

ное время.

3.14.3 Гистоморфометрический анализ костных биопсий группы БОК УЗАЛ

Костный трепанобиотат через 4 мес. после удаления зуба представлен созревающим костным регенератом (Рисунок 135). _

дЛ

- , , ж Же 359+2

. У Л* >

Ч && Кость ^

\ ;

Соед. тк. 1 34.3±4.8%

■Т £

Остат. мат. V * 31,7±3.2% !

14

Рисунок 135 - Группа БОК УЗАЛ. Трепанобпопспя через 4 мес. после удаления. (А) БОК окружен фиброзной соединительной тканью (ст) и костным матриксом (км); (Б) Остеобласты в начальной стадии формирования остеоидного матрикса (стрелка); (В) Вокруг БОК сформировалась остеоидная ткань, включающая молодые остеоциты (стрелки). Видна плотная линия склеивания между гранулой и остеоидной тканью (стрелка углом). (А) х40, (Б,В)- ув.об.х40. Окраска Г.-Э.

Костный столбик состоит из костных трабекул, содержащих имплантированный материал Био-Осс Коллаген (БОК). Середина костной биопсии разрежена и содержит фрагменты БОК, лежащие свободно или фиброзном матрикс.

В центре встречаются деструктивные воспалительные участки костной ткани. Однако, это не мешает БОК стимулировать процессы регенерации кости. Костные трабекулы достаточно плотно прилежат друг к другу. Следует обратить внимание на фрагменты, которые часто расположены по краям трепанобиопсии. Это недифференцированная плотная ткань, в просвет которой постоянно выступают участки остеоидной ткани в различной стадии созревания. Костный трепанобиоптат прак-

тически не содержит капилляров и красных кровяных телец. Верхняя часть биопсии представлена фрагментами трабекулярной кости и покрыта соединительной тканью. В костный матрикс встроены гранулы БОК, которые имеют различные размеры и форму. Они плотно прилегают друг к другу, образуя своеобразный костный массив. Часто это образование окружают участки фиброзной ткани, которая в достаточном количестве (34.3±4.8%) присутствует в образцах.

Гранулы, свободно лежащие в фиброзном матриксе, окружены слоем остеобла-стоподобных клеток (Рисунок 135, Б), которые формируют на них остеоидную ткань (Рисунок 135, В), образуя своебразные линии склеивания (Рисунок 136).

Что касается размеров и формы остатков материала БОК, то они разнообразны. Чаще в костные структуры встраиваются мелкие образования. Более крупные образцы в большинстве своем находятся в окружении фиброзной ткани. Если сравнивать образцы БОК, которые использовали для оценки остеопотенций материала на эпифизе, бедренной кости крыс, то они существенно различаются. Если гранулы в эпифизе бедренной кости после деминерализации на гистологических срезах представлены новыми образованиями, содержащими остатки пептидов, то в костных лунках такого эффекта не наблюдается, и они имеют после деминерализации одинаковую структуру с костью. Если в модели на эпифизе отмечается обилие кроветворной ткани, окружающей группы гранул БОК, то в лунках такого эффекта мы не наблюдаем. В группе БОК УЗАЛ доля новообразованной кости составляет 35.9±2.7%, соединительной ткани 34.3±4.8%, остаточного материала 31.7±3.2%. Таким образом, полученные данные по применению аллопластов и ксенографтов

Рисунок 136 - Группа гранул БОК плотно прилежит друг к другу без признаков резорбции и встроена в костный матрикс. ув. об. х40. Окраска Г.-Э.

при профилактике атрофии лунки после удаления зуба показали, что использование материала может мешать обычному заживлению и хорошему контакту имплантата

141

с костью. Поэтому качество костной ткани не менее важно, чем ее количество для обеспечения долгосрочности и стабильности зубных имплантатов и окружающих тканей.

3.15 Клинические примеры исследований

Клинический пример №1 из группы 1.1 ОКФ ЗСО

В отделение хирургической стоматологии ФГБУ "ЦНИИС и ЧЛХ" Минздрава России обратилась пациентка О., 45 лет с жалобами на периодический дискомфорт в в области верхней челюсти справа.

Анамнез заболевания: 3 года назад пациентка обратилась в стоматологию по месту жительства по поводу разрушения зуба 1.4, 1.5, 1.6, 1.7. Было проведено эндо-донтическое лечение зуба 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, установлены искусственные коронки, соединенные между собой.

При внешнем осмотре кожа чистая, физиологической окраски, конфигурация лица не изменена. Открывание рта свободное, безболезненное, в объеме 35 мм. Шумы ВНЧС не определяются. Пальпация жевательных мышц безболезненная, тонус равномерный, симметричный. Регионарные лимфатические узлы не увеличены, безболезненные, подвижные. При массировании слюнных желез из протоков выделяется чистая слюна в визуально хорошем объеме. Прикус постоянный. Слизистая оболочка полости рта бледно-розового цвета, умеренно увлажнена, умеренно податлива. Язык чистый, влажный. Индекс КПУ(з)=23. Индекс Грина-Вермиллиона: 0,6. Патологическая подвижность зубов отсутствует. Рецессии десны нет. Зуб 1.4, 1.5, 1.6, 1.7 под искусственной коронкой. ИРОПЗ>0,7. Перкуссия зуба 1.4, 1.5, 1.6, 1.7 безболезненная. Слизистая в области зуба 1.4, 1.5, 1.6, 1.7 бледно-розового цвета, пальпация слабо болезненная.

Предварительный диагноз: К04.8 Корневая киста зуба 1.6.

План обследования: Внутриротовая рентгенография зуба 1.6 (КЛКТ). По результатам обследования на КЛКТ - корневые каналы зуба 1.4, 1.5, 1.6, 1.7 запломбированы

не до рентгенологической верхушки, имеются изменения в периапикальных тканях в виде ограниченного расширения периодонтальной щели и разрежения с четкими контурами диаметром 4-6 мм в области зуба 1.5, диаметром 6 мм в области зуба 1.6, диаметром 6-8 мм в области апексов

F

Рисунок 137 - Панорманный реформат КЛКТ (толщина среза 10 мм). Стрелками обозначены ограниченные участки деструкции костной ткани в области апексов 1.5, 1.6, 1.7

Окончательный диагноз: К04.8 Корневая киста в области зуба 1.5, 1.6, 1.7.

Предложено 2 варианта лечения: 1. Удаление зубов 1.5, 1.6, 1.7, цистэктомия с последующим рациональным протезированием. Пациентка предупреждена о возможном осложнении во время удаления зубов и цистэктомии в виде ороантрального сообщения и необходимости выполнения операции пластики сообщения с верхнечелюстным синусом. 2. Консервативно-хирургическое лечение - цистэктомия и ретроградное пломбирование зуба 1.5, 1.6, 1.7. Пациентка выбрала второй вариант лечения. Пациентка была проинформирована об возможности добровольного участия в клиническом исследовании. Информированное согласие подписано. Таким образом, было принято решение о выполнении операции цистэктомии с резекцией верхушек корней и ретроградным пломбированием каналов зубов 1.5, 1.6, 1.7

Выполняли аппликационную анестезию Sol. Lidocaini 10%, инфильтрацион-

ную анестезию Sol. Articaini hydrochloridi 4% + Sol. Adrenalini 1:200,000 (Ultracain DS) 1,7 мл. Аспирационная проба отрицательная. Проведены внутрибороздковый и вертикальный разрезы от зуба 1.4 до 1.7. Отслоен слизисто-надкостничный лоскут. Вестибулярная костная пластинка скелетирована. Была обнаружена костная узура, которую расширили при помощи бормашины. Проведена цистэктомия. Оболочка кисты отправлена на гистологическое исследование, по результатам которого клинический диагноз был подтвержден (К04.8). Верхушка корня зуба 1.5, медиального и дистального корня зуба 1.6 и 1.7 резецированы на 3 мм. В ходе обследования состояния корней зубов 1.5, 1.6, 1.7 было обнаружено отсутствие апикального герметизма. Корень зуба 1.5, медиальный и дистальный корни зуба 1.6 и 1.7 ретроградно запломбированы минерал триоксид агрегатом (Триоксидент, Владмива, Россия).

Рисунок 138 - (А) Корни зубов 1.5, 16, 1.7 ретроградно запломбированы; (Б) Костный дефект заполнен остеопластическим материалом Октафор (Бионова, Россия).

Костная полость заполнена остеопластическим материалом Октафор (Бионова,

Россия) и изолирована биоре-

зорбируемой мембраной

Биогайд (Гейстлих,

Швейцария) (Рисунок 138).

Гемостаз по ходу операции.

Слизисто-надкостничный

лоскут уложен на место

(Рисунок 139) и ушит без натя-

Рисунок 139 - Лоскут уложен на место и фиксирован жения узловыми швами узловыми швами Викрил 4-0 и 6-0.

Викрил 4-0 и 6-0. Проведена внутримышечная инъекция дексаметазона 4 мг и кето-ролака 3% 1 мл.

Назначено: 1. Амоксиклав 625 мг. По 1 таблетке 2 раза в день (каждые 12 часов) 7 дней. 2. Нимесулид 0,1 г. По 1 таблетке 2 раза в день после еды при болях. 3. Изофра капли в нос 2 раза в день в течение 7 дней. 4. Аципол по 1 капсуле за 30 мин до еды 3 раза в день 7 дней. 4. Полоскания водным раствором хлоргексидина 0,05% 2 раза в день 10 дней. 5. Дезлоратадин 0,005 г. По 1 таблетке 1 раз в день 5 дней.

В послеоперационном периоде (Таблица 35, Рисунок 140) на 1-е сут. после опера-

Таблица 35 -Измерение коллатерального отека, болевого ции отмечался выраженный синдрома, гиперемии слизистой оболочки в области

вмешательства, (баллы). галштер^мьш °тек щечной

области в проекции оперативного вмешательства, который сохранялся до 3-го дня. Пальпация по переходной складке в этот период была болезненной. К 7-ому дню выраженность отека спадала.

Т~! V-» Л V-» Г-!

Болевой синдром имел максимальную силу на 3-й день после операции, к 7-му дню по мере эпителизации, боль стихала. Гиперемия слизистой оболочки в области оперативного вмешательства была выраженной также на 3-й день после операции, к 7-му дню слизистая приобретала бледно-розовую окраску. На 7-й день снимали швы.

Сут. после Измерения в послеоперационном периоде

операции Отек Боль Гиперемия

1 3 5 2

3 3 3 3

7 1 1 1

Рисунок 140 - Группа ОКФ ЗСО. Выраженность коллатерального отека (А), болевого синдрома (Б), гиперемии слизистой оболочки в области оперативного вмешательства (В). Сроки наблюдения: 1, 3, 7 день после операции.

Индекс текстурированности участка интереса равнялся 1.92 у.е. сразу после операции и 1.86 у.е. через 12 мес, что характеризует снижение рентгеноконтрастности на участке интереса (Рисунок 141). Это свидетельствует о процессе постепенной резорбции остеопластического материала с одновременным образованием новой кости.

Ч

у

4

ЮР

1

• «Ii Б

Рисунок 141 - (А) Контрольная рентгенограмма (КЛКТ) после операции; (Б) Контрольная рентгенограмма (КЛКТ) через 12 мес. после операции.

Клинический пример №2 из группы 2.2 ß-ТКФ ЗСО

В отделение хирургической стоматологии ФГБУ "ЦНИИС и ЧЛХ" Минздрава России обратилась пациентка Ж., 34 года с жалобами на периодическую боль при приеме твердой пищи, которая иногда усиливается при давлении на клык наверху слева, а также на наличие свищевого хода в области клыка.

Анамнез заболевания: 2 года назад пациентка обратилась в стоматологию по месту жительства по поводу разрушения зуба 2.3. Было проведено эндодонтическое лечение зуба 2.3, установлена искусственная коронка.

При внешний осмотре кожа чистая, физиологической окраски, конфигурация лица не изменена. Открывание рта свободное, безболезненное, в объеме 35 мм. Шумы ВНЧС не определяются. Пальпация жевательных мышц безболезненная, тонус равномерный, симметричный. Регионарные лимфатические узлы не увеличены, безболезненные, подвижные. При массировании слюнных желез из протоков выделяется чистая слюна в визуально хорошем объеме. Прикус постоянный. Слизистая оболочка полости рта бледно-розового цвета, умеренно увлажнена, умеренно податлива. Язык чистый, влажный. Индекс КПУ(з)=26 Индекс Грина-Вермиллиона: 0,6. Подвижность зуба 2.3 по Миллер отсутствует. Рецессии десны нет. Status localis: Зуб 2.3 под искусственной коронкой. ИРОПЗ>0,8 Перкуссия зуба 2.3 безболезненная. На слизистой оболочке в проекции апекса зуба 2.3 свищевой ход без выделений, пальпация слизистой на этом участке безболезненная.

Предварительный диагноз: К04.6 Периапикальный абсцесс со свищом зуба 2.3.

План обследования: Внутриротовая рентгенография зуба 2.3. По результатам обследования на рентгенограмме (КЛКТ) - в корневом канале зуба 2.3 определяется вкладка и остатки пломбировочного материала, с медиальной стороны корня в области средней трети определяется очаг деструкции кости диаметром 4 мм с четкими контурами, а также дефект корня зуба 2.3 на этом участке (Рисунок 142).

Рисунок 142 - Клиническая картина диагноза К04.6 и Б02.5; (А) Зуб 2.3 под искусственной коронкой, на слизистой- свищевой ход (указано стрелкой); (Б) Вид зуба 2.3 с вестибулярной стороны; (В) Трехмерный реформат КЛКТ, на срезах виден очаг деструкции кости в области средней трети корня зуба 2.3; (Г) Панорамный реформат и декальная визуализация костного дефекта с указанием возможной причины патологических изменения (трещина корня).

Окончательный диагноз: К04.6 Периапикальный абсцесс со свищом зуба 2.3, 802.5 Перелом или трещина зуба 2.3.

Показано удаление зуба 2.3. Пациентка была проинформирована об возможности добровольного участия в клиническом исследовании. Информированное согласие подписано. Таким образом, было принято решение о выполнении операции удаления зуба 2.3 с аугментацией лунки в целях дальнейшего протезирования с использованием дентальных имплантатов.

Пациентка была направлена к врачу-стоматологу-ортопеду для снятия слепка и

изготовления временного протеза из термоформовочной пластмассы с использованием вакуумформера (Рисунок 143).

Рисунок 143 - (А) Изготовление термоформовочной каппы; (Б) Паковка композита для искусственной коронки; (В) Конечный вид каппы с искусственным зубом.

Выполнялась аппликационная анестезия Sol. Lidocaini 10%, инфильтрационная анестезия Sol. Articaini hydrochloridi 4% + Sol. Adrenalini 1:200,000 (Ultracain DS) 1,7 мл. Аспирационная проба отрицательная. Серповидной гладилкой отсепаровыва-ли периодонтальную связку и проводили удаление зуба с использованием щипцов и элеваторов (Рисунок 144). Проводили кюретаж лунки с удалением патологически измененных тканей. Проводили оценку степени разрушения вестибулярной компактной пластинки кости. Формировали десневой трансплантат на питающей ножке со стороны твердого неба. Деэпителизировали край десневого трансплантата и область свободной десны маргинального края с вестибулярной стороны. Изготавливали фиксатор точки отсчета. Проводили измерения лунки. Формировали десневой карман для биорезорбируемой мембраны с вестибулярной стороны. Укладывали биорезорби-руемую мембрану Биогайд (Гейстлих, Швейцария). Проводили аугментацию лунки остеопластическим материалом Трикафор (Бионова, Россия). Перекрывали депозит биоматериала мембраной. Подшивали десневой трансплантат на питающей ножке с внутренней стороны вестибулярного лоскута П-образными и узловыми швами Викрил 5-0 и 6-0. Донорский участок на твердом небе закрыт временной повязкой Септопак. Проводили измерения от ФТО до касания слизистой и до депозита биоматериала по горизонтали и вертикали (Рисунок 145). Значения для отрезка B1B2 были 9.9 мм, B2B3 1.9 мм, E1F1 1.7 мм. Устанавливали пластмассовый съемный протез в полости рта.

Рисунок 144 - Клинический пример группы (3-ТКФ УЗАЛ; (А) Удаление зуба при помощи щипцов; (Б) Кюретаж лунки; (В) Деэпителизация края будущего десневого трансплантата на ножке; (Г) Формирование десневого трансплантата на ножке; (Д) Аугментация мембраны и остеопластического материала; (Е) Подшивание десневого трансплантата под слизистую оболочку; (Ж) Закрытие раневой поверхности временной повязкой Септопак; (З) Измерение лунки по горизонтали и вертикали; (И) Установка временного съемного пластмассового протеза.

Проводили внутримышечную инъекцию дексаметазона 4 мг и кеторолака 3% 1 мл. Назначено: 1. Амоксиклав 625 мг.

В послеоперационном периоде на 1-е сут. после операции отмечался невыраженный коллатеральный отек щечной области в проекции оперативного вмешательства,

к 3-му дню отек увеличивался (Таблица 36, Рисунок 147). Пальпация по переходной складке в этот период была болезненной. К 7-ому дню выраженность отека спадала. Болевой синдром имел максимальную силу на 1-й день Рисунок145- Клинический пример из группы ТКФ УЗАЛ.

Параметры измерений В1В2, В2ВЗ и Е1Б1. после операции. Боль концен-

Таблица 36 - Измерение коллатерального отека, болевого синдрома, гиперемии слизистой оболочки в области вмешательства, (баллы).

трировалась в области твердого неба. После операции раневая поверхность покрывается фибриновым налетом. К 7-му дню по мере эпителизации, боль стихала. Гиперемия

слизистой оболочки в области оперативного вмешательства была выраженной на 3-й день после операции, к 7-му дню слизистая приобретала бледно-розовую окраску. На 7-й день снимали швы. (Рисунок 148).

Сут. после Измерения в послеоперационном периоде

операции Отек Боль Гиперемия

1 1 5 2

3 3 7 3

7 1 1 1

Рисунок 147 - Группа (3-ТКФ УЗАЛ. Выраженность коллатерального отека (А), болевого синдрома (Б), гиперемии слизистой оболочки в области оперативного вмешательства (В). Сроки наблюдения: 1, 3, 7 день после операции.

Рисунок 148 - Группа (3-ТКФ УЗАЛ. Этапы эпителизации раневой поверхности (А) 3-й день после операции (Б) Вид раны на 3-й с окклюзионной поверхности; (В) Вид лунки на 7-й день после удаления зуба.

Через 4 мес. проводили контрольное КЛКТ для выбора

размера дентального имплан-тата. Выполнялась апплика-

ционная анестезия Sol. Lidocaini 10%, инфильтраци-

онная анестезия Sol. Articaini

hydrochloridi 4% + Sol. Рисунок 146- Клинический пример из группы ТКФ УЗАЛ.

Параметры измерений на этапе установки дентального Adrenalini 1:200,000 (Ultracain имплантата В1В4, В4В5, E2F2, ВЗВ5 и F1F2.

Э8) 1,7 мл. Аспирационная проба отрицательная. Проводился крестальный разрез в

Группа ТКФ УЗА/1 _ _

области отсутствующего зуба

2.3, отслаивали слизисто-над-костничный лоскут, проводили измерения лунки по горизонтали и вертикали (Рисунок 146). Значения для отрезка В1В4 были 6.5 мм, В4В5 4.2 мм, Е2Б2 1.6 мм.

ш

о -

-1 -

~г

4

11

Время (мес.)_

Рисунок 149 - Клинический пример из группы ТКФ УЗАЛ.

Данные периотестметрии на этапе установки дентального Результирующие показатели имплантата, через 4 и 11 мес.

убыли тканей по горизонтали B3B5 0.8 мм, F1F2 0.1 мм. Проводили формирование ложа имплантата при помощи

трепана диаметром 3.0мм, проводили забор костной трепанобиопсии (биоптат фиксировали в 10% р-ре нейтрального формалина), установку дентального имплантата Astra-Tech (Дентсплай, Швеция) 3.5х11 мм с усилием на скручивание 30-40 Н^см, периотестметрию (результат - 0 у.е.) (Рисунок 149). Лоскут укладывали на место и фиксировали узловыми швами Пролен 5-0. Проводили внутримышечную инъекцию дексаметазо-на 4 мг и кеторолака 3% 1 мл. Назначали: 1. Амоксиклав 625 мг. По 1 таблетке 2 раза в день (каждые 12 часов) 7 дней. 2. Нимесулид 0,1 г. По 1 таблетке 2 раза в день после еды при болях. 3. Аципол по 1 капсуле за 30 мин до еды 3 раза в день 7 дней. 4. Полоскания водным раствором хлоргексидина 0,05% 2 раза в день 10 дней. 5. Дезлоратадин 0,005 г. По 1 таблетке 1 раз в день 5

лсп тг „ дней. Швы снимали на 7-й день после операции. Рисунок 150 - Костный трепано-

биоптат группы ТКФ УЗАЛ (4 Проводили оценку полученного костного трепа-

мес. с момента созревания ^ J J *

костного депозита). ув х40.

Окраска Г.-Э.

нобиоптата. Прирост новой кости составлял 35%, соединительной ткани 21%, процент остаточного материала Трикафор 44% (Рисунок 150). По данным гистологического исследования между фрагментами имплантированного остеопластического материала встречались участки соединительной ткани с сосудами. Костная ткань содержит линии склеивания. Остеокласты и остеобласты практически отсутствуют. Через 4 мес. с момента установки дентального имплантата проводилась установка формирователя десны, проводили периотестметрию (результат -1 у.е.). Через 1 меся с момента установки формирователя десны производили установку временной коронки. Через 6 мес. производили замену временной коронки на постоянную. На этом этапе также проводили повторную периотестметрию (результат -2 у.е.) (Рисунок 151).

Рисунок 151 - Клинический пример группы (3-ТКФ УЗАЛ; (А) Измерение лунки по горизонтали и вертикали через 4 мес. после удаления; (Б) Измерение лунки по горизонтали и вертикали на этапе отслаивания слизисто-надкостничного лоскута; (В) Установка дентального имплантата Astra-Tech 3.5x11 мм; (Г) Лоскут ушивается узловыми швами Резопрен 5-0; (Д) Через 4 мес. после установки имплантата проводят установку формирователя десны; (Е) Проведение периотестметрии на этапе установки формирователя десны; (Ж) Установка временной коронки через 1 мес. после установки формирователя десны; (З) Установка постоянной коронки на имплантате зуба 2.3; (И) Контрольное КЛКТ через 1 год после установки дентального имплантата.

Таким образом, клиническое использование остеопластических материалов ОКФт (Октафор), в -ТКФ (Трикафор) показало положительные результаты по доле при-

роста новой кости в сравнении с широко известным ксеногенным апатитом БОК.

При анализе индекса тексурированности рентгенографический изображений не удалось выявить статистически достоверную межгрупповую разницу. Через 12 мес. оптическая плотность была схожа как между группами, так и с нативной окружающей костью.

Операция удаления зуба и аугментация луки - распространенная процедура, позволяющая противостоять значительной убыли костной ткани. Аугментация лунки особенно актуальна в случае разрушения вестибулярной костной пластики на 2/3 (Класс 2 рабочей классификации), поскольку, согласно данным литературы, немедленная имплантация является экстремально рискованной- неминуема рецессия десны с оголением шейки имплантата и последующая резорбция кости вокруг импланта-та. Аугментация лунки позволяет сохранить десневой контур, увеличить толщину десны, создать условия для образования кости вокруг остеопластического материала. Через 4 мес. сформировавшийся костный регенерат позволяет установить имплантат в ортопедически благоприятной позиции. Стабильность имплантата подтверждается данными периотестметрии через 4 мес. с момента установки имплантата, на этапе установки формирователя десневой манжеты, установки временной конструкции и постоянной конструкции.

ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Актуальной проблемой современной челюстно-лицевой хирургии и хирургической стоматологии остается оптимизация репаративного остеогенеза в постоперационном костном дефекте путем нахождения баланса кинетики резорбции остеопласти-ческого материала и образования новой ретикулофиброзной и пластинчатой кости. Развитие тканевой инженерии позволяет создавать материалы с уникальными

27

остеопластическими свойствами. Поиск несущей матрицы для тканевой инженерии

35

продолжается по сей день. В этой связи синтетические материалы позволяют манипулировать кинетикой резорбции благодаря химическому составу и поверхностным характеристикам.

Для повышения эффективности хирургического лечения пациентов с применением остеопластических материалов необходимо конкурировать с эпителием в

73

заполнении костного дефекта. Эту функцию выполняют изолирующие мембраны. Коммерчески доступные изолирующие мембраны преимущественно состоят из коллагена животного происхождения, а именно крупного рогатого скота. Применение

материалов животного происхождения не исключает возможность переноса прионов-

108

носителей болезни Крейтцфельдта-Якоба. Создание синтетических аналогов позволяет избежать этих проблем. Однако, гранулы в костном дефекте под влиянием тканевой жидкости могут мигрировать в окружающие мягкие ткани в случае отсутствия фиксации изолирующей мембраны. При наличие сложных по конфигурации костных дефектах эта проблема весьма актуальна. Этого можно избежать при использовании костных цементов. Получаемое в ходе затвердевания цементное тесто за счет механической фиксации заполняет контуры костного дефекта любой формы. Кроме того костные цементы возможно вводить в зону дефекта в инъекционной форме под контролем УЗИ или рентгена.

Совместные исследования сотрудников ФГБУН ИМЕТ им. А.А. Байкова РАН, ФГБУ НМИЦ «ЦНИИС и ЧЛХ» Минздрава России, ФГАОУ ВО Первого МГМУ им. И.М. Сеченова, МНИОИ им. П.А. Герцена (филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии»

Минздрава России), ФМБЦ им. А.И. Бурназяна ФМБА России, ПАО ИСКЧ, МИП «Бионова» и «Остеонова» (резидент кластера Биомед, Сколково) привели к разработке отечественного остеопластического материала на основе в-ТКФ, ОКФ из в-ТКФ, ОКФ из кальцита, изолирующей биорезорбируемой мембраны на основе альгината, кальций-фосфатному цементу на основе октакальцийфосфата и а-ТКФ. Были проведены инструментальные, лабораторные, экспериментальные исследования данных материалов. Было получено разрешение на медицинское применение материала на основе (З-ТКФ (Трикафор) и ОКФ из в-ТКФ (ОКФт, Октафор) и проведено клиническое сравнительное исследование при заполнении костных дефектов, возникших вследствие цистэктомии и при аугментации лунки после удаления зуба с целью дальнейшей установки дентального имплантата в сравнении с хорошо известным и часто применяемым в клинической практике гибридным композитом на основе животного апатита и коллагена Био-осс коллаген.

Рентгенофазовый анализ показал характерное отличие ОКФ от в-ТКФ и ГА в виде пика отражения 4,8°. Пик 4,8° в плоскости отражения {100} дает возможность определять ОКФ в различных образованиях - зубном или почечном камне, человеческой

253

слюне, сыворотке крови. Плоскость отражения {100} присутствует также в ГА, т.к. ОКФ в физиологических условиях трансформируется в ГА. Спектр в-ТКФ отличается от ГА и БОК, т.к. имеет другие плоскости отражения. БОК показал близость спектров с ГА при незначительным смещением положения рефлексов за счет вхождения карбонат-иона в структура апатита. Таким образом, рентгенофазовый анализ указал на фазовый состав исследуемых образцов.

Сканирующая электронная микроскопия определила ОКФк в виде гранул округлой формы с пористо-ячеистой структурой поверхности. Гранулы ОКФк состоят из пластинок толщиной 0.5 мкм, шириной 10 мкм и длиной до 30 мкм. Пластинки располагаются перпендикулярно центру гранулы и образуют каналы. Этим обусловлено увеличение удельной поверхности гранул ОКФк до 30 м2/г, что подтверждено

65

исследованиями В.С. Комлева с соавт. (2005). Согласно данным Е.А. Кувшиновой с соавт. (2019) гранулы ОКФт имеют неправильную овальную форму, имеют такие же

пластинки на поверхности с теми же параметрами.

Пластинки на поверхности гранул ОКФт и ОКФк играют существенную роль при изучении кинетических особенностей растворения. Так, концентрация Са2+ при выдержке материалов на основе ОКФ резко возрастает в течение первых 14-и сут., после чего стабилизируется на уровне 80 мг/л. Установлено, что концентрация Са2+ в растворе в 4 раза превышает значения, характерное для в-ТКФ и БОК.

Регрессионный анализ кинетических кривых показал, что процесс растворения гранул ОКФ - многостадийный. На начальной стадии (до 1 сут.) зависимость концентрации кальция в растворе от времени можно аппроксимировать логарифмической или степенной функцией. С течением времени процесс растворения замедляется и кинетический закон переходит в экспоненциальный. Экспоненциальная зависимость соответствует кинетике 1-го порядка, когда скорость изменения количества "активных центров растворения" в растворяемом материале пропорциональна их количеству и не зависит от времени. Такое поведение ОКФ может быть объяснено тем, что в растворе ионы Са2+, (РО)43- и ОН- могут взаимодействовать между собой. В нейтральной и кислой средах взаимодействие фосфат-ионов с протонами приводит к образованию (HP0)42-. Эти ионы могут взаимодействовать с частью ионов кальция, продукт взаимодействия осаждается в форме менее растворимого СаНР04. В тоже время, группа ОН- может взаимодействовать с оставшейся частью ионов кальция с образованием кальцита и гидроксида. Продукты реакций осаждаются на поверхности материалов из раствора, а группы (НР0)42- на поверхности материала обусловливают прогрессивно снижающееся значение отношения Са/Р. Таким образом, с увеличением времени выдержки в растворе состояние поверхности смещается от нейтрального в сторону кислотного (с дефицитом по кальцию). По данным сканирующей электронной микроскопии гранулы ОКФ растворяются, и на поверхности формируется слой апатитопо-добной фазы. Такое поведение по типу растворение-осаждение может иметь место в условиях in vivo при имплантации ОКФ. Результаты растворимости показали, что ОКФт практически идентичны ОКФк. Данные согласуются с результатами Chow et al. (2001), где на диаграмме растворимости фаз показано, что растворимость ОКФ выше

в-ТКФ и ГА, а растворимость в-ТКФ выше ГА.

Таким образом, растворимость ОКФ и переход в апатитоподобную фазу позволяет предположить, что эти процессы могут иметь место in vivo, что в дальнейшем подтвердили результаты данного исследования.

Переход ОКФ в ГА может происходить в результате непрерывного гидролиза in situ, либо по механизму растворения ОКФ и осаждения ГА из перенасыщенного раствора. Следует отметить, что превращение ОКФ в ГА является необратимым про-

306

цессом. Гидролиз сопровождается присоединением к молекуле ОКФ ионов кальция

158

из раствора и переходом фосфат-ионов в раствор. При гидролизе недонасыщенного

267

ОКФ с соотношением Са/Р=1.26 образуется ГА с соотношением Са/Р=1.49. X. Lu et

262

al. (2005) полагает, что ОКФ представляет собой полиморфную модификацию ГА.

Форма и поверхность гранул в-ТКФ существенно отличается от ОКФ и БОК. Гранулы в-ТКФ имели неправильную форму и состояли из мелкого гранулята, который хорошо виден на микрофотограмме (Рисунок 36). Этот гранулят состоит из мелких зерен кубовидной или овальной формы, которые плотно прилегают друг к другу. Такое плотное положение затрудняет проникновение клеточных элементов внутрь гранулы. Этим можно объяснить отставание в регенераторных процессах с материалом на основе ОКФк и ОКФт.

Гибридный композит БОК представлены мелким гранулятом ксеноапатита, заключенным в коллагеновую матрицу. По фазовому составу гранулят относится к кар-бонатгидроксиапатиту, имеет неправильную форму и разброс в размере гранулята от 100 до 500 мкм.

Изучение адгезии и токсичности ОКФ и в-ТКФ на культуре клеток ММСК показало их пригодность для исследования in vivo. Также отмечено, что ОКФк и ОКФт не оказывают выраженной пролиферативной активности на культуре клеток ММСК.

На модели костных дефектов эпифиза бедренной кости крыс изучали остеопла-стические потенции группы ОКФк, ОКФт, (З-ТКФ в сравнении с БОК. На сроке 30 сут. в начале костного дефекта гранулы ОКФк и ОКФт были покрыты большим количеством клеток, которые обильно покрывали гранулы. Такую выраженную клеточную экс-

пансию не удалось обнаружить ни у в-ТКФ, ни у БОК. Также на гранулах ОКФк происходило формирование костного матрикса. При этом, можно наблюдать различные стадии данного процесса: 1. формирования белково-клеточного мостика между гранулами (Рисунок 52, А, Г); 2. минерализация белково-клеточного мостика (Рисунок 52, Б,Д); 3. формирование костной балки (Рисунок 52, Д). Подобные белковые цепочки

273

можно наблюдать на ранних стадиях минерализации эмбриональной эмали. По мере созревания костного матрикса появляются участки кости, содержащие костномозговые пространства.

Через 30 сут. эксперимента доля кости группы достоверно была выше для групп ОКФк и ОКФт - 12.37±5.38% и 10.37±6.94% по сравнению с контрольной группой (9.15±5.54%) и увеличивалась к 60 сут. - 25.02±7.41% (ОКФД 21.35±6.61% (ОКФт) и 90 сут. - 44.09±6.38% (ОКФк); 41.24±6.53% (ОКФт) против 15.2±4.8% и 20.6±8.5% в контрольной группе на 60 и 90 сут. соответственно. Доля соединительной ткани была наибольшей в контрольной группе во все сроки наблюдения - 90.85±7.81% (3 0 сут.), 86.66±5.69% (60 сут.), 79.39±4.38% (90 сут.), что закономерно при отсутствии имплантированного материала. В тоже время доля соединительной ткани для групп ОКФк и ОКФт была достоверно выше по сравнению с группами в-ТКФ и БОК на срок 90 сут.

Механизм столь быстрого образования новой кости для групп ОКФк и ОКФт связан с двумя факторами - 1) трансформация ОКФ в ГА при начале регенераторных процессов, ОКФ становится дефицитный по Са2+, что предполагает привлечение солей Са2+ из межтканевой жидкости; 2) поверхность гранул выполнена длинными стержневыми пластинами, которые «удобны» для миграции и заселения клетками в большом количестве.

На другой модели (критический костный дефект теменной кости крыс) нами было показано, что формирование костного матрикса начинается с 30 сут. эксперимента. Активная пролиферация клеточных элементов, предположительно, остеобластиче-ского ряда (Рисунок 75, А1) с последующей минерализацией этих участков (Рисунок 75, А2) и формированием костных балок (Рисунок 75, Б1), которые могут объединяться (Рисунок 77, А). Следует отметить, что формирование новой кости происходит в

центре дефекта. На дне данного участка проходит основная (базилярная) артерия, что отчасти может объяснять столь выраженное остеорепаративное действие материала. Протеомный анализ подтвердил, что ОКФ способен поглощать из сыворотки крови крыс свыше ста белков (Kaneko H. et al., 2011), среди них имеются белки, участвующие в костном метаболизме, такие как аполипротеин (Schilling A.F. et al., 2005), что позволяет предположить, что белки, поглощаемые ОКФ, влияют на формирование костно-