Остеопластические материалы в стоматологии

Что такое остеопластические материалы?

Остеопластические материалы являются основой для формирования собственной ткани пациента. Эти материалы служат биосовместимой матрицей для построения костной ткани в период ее регенерации и в идеале должен полностью замениться собственной тканью пациента.

У стоматологических пациентов часто встречается такое явление, как атрофия (истончение) челюстной костной ткани. Оно происходит у всех людей с разной интенсивностью и может быть вызвано разными причинами: пародонтозом, длительным отсутствием жевательной нагрузки после удаления зубов, возрастными изменениями или индивидуальными особенностями. 

Если пациенту был удален зуб, то стоматологи-хирурги рекомендуют не затягивать с его восстановлением – за год отсутствия нагрузки на костную ткань с ней начинают происходить необратимые изменения – она может слишком сильно атрофироваться. 

Также можно столкнуться с негативными изменениями со стороны соседних зубов: они могут начать смещаться в сторону беззубого участка или наклоняться, меняя прикус. Поэтому докторами все чаще проводится так называемая одномоментная имплантация, когда имплантат помещается в образовавшуюся лунку сразу после удаления. /Более подробно о видах имплантации вы можете прочитать в статье Дентальные имплантаты и имплантация/.

Если же ситуацию «запустить» и обратиться за восстановлением жевательной или эстетической функции к врачу спустя годы после удаления зуба, то скорее всего по результатам обследования доктор сообщит о необходимости проведения операции по увеличению объема костной ткани. Как правило, это означает, что в месте атрофии необходимо провести дополнительную операцию по восстановлению утраченного объема ткани челюсти.

Одними из наиболее распространенных методик по увеличению объема костной ткани являются синус-лифтинг, или внутреннее увеличение объема костной ткани в области дна гайморовой пазухи (читайте "Всё о синус-лифтинге"), и направленная костная регенерация, или увеличение наружного объема альвеолярного отростка с применением специальных мембран для костной регенерации.

Эти методики объединяет необходимость применения остеопластических материалов.

Об остеопластических материалах и их видах, а также о мембранах, которые используются при процедурах НКР и пойдет речь в данной статье.

Свойства остеопластических материалов

Остеопластические материалы обладают рядом свойств, которые позволяют им выполнять свою основную функцию – стать основой для формирования собственной костной ткани человека. Давайте их рассмотрим.

Остеокондукция - способность остеопластического материала создавать матрицу для колонизации собственными клетками организма, образующими костную ткань в процессе репаративного остеогенеза. Другими словами, остеопластический материал способствует скорому восстановлению костной ткани в заданном пространстве.

Остеоиндукция - это стимуляция недифференцированных клеток к трансформации в остеобласты. Простыми словами, ряд остеопластических материалов способствуют преобразованию клеток организма в зоне регенерации именно в костную ткань, а не в фиброзную или хрящевую.

Биосовместимость - организм должен не отторгать, а принимать клетки присаженного остеопластического материала.

Пористость - за счет данного свойства остеопластичских материалов обеспечивается лучшее прикрепление собственных клеток пациента к гранулам остеопластического материала, то есть костная ткань буквально врастает в них.

Стерильность - безопасность остеопластического материала достигается за счет его очистки от любых микроорганизмов и бактерий, причем стерилизация не должна изменять свойства материала.

Как происходит остеогенез?

Процесс остеогенеза проходит несколько стадий, или фаз.

1. Гемостатическая фаза – фаза формирования сгустка.

Наступает сразу после хирургических манипуляций. Происходит агрегация тромбоцитов в большие конгломераты, блокирующие поврежденные сосуды. Происходит образование нитей фибрина.

За счет этого останавливается кровотечение и сгустку придается упругая консистенция. Начинается следующая фаза.

2. Фаза воспаления.

Характеризуется выделением экссудата через сосудистую стенку и, как результат, очищением раны. Также из кровеносного русла выделяются гранулоциты – клетки, мигрирующие через сгусток и оседающие на поврежденных костных стенках и очищающие рану за счет фагоцитоза.

По завершении фазы воспаления рана очищена и готова к образованию новой ткани, для чего необходим кислород. Наступает следующая фаза.

3. Фаза ангиогенеза. 

На данной стадии с окружающей ткани начинают вырастать сосудистые веточки, приносящие с собой питание в поврежденную область. По этим сосудистым веточкам с окружающих стенок начинают мигрировать фибробласты и недифференцированные бластные клетки. Начинается процесс пролиферации.

4. Фаза пролиферации. 

Фибробласты начинают строить соединительную ткань для поддержки молодых сосудов, а недифференцированные бластные клетки под воздействием специальных сигнальных белков начинают активно делиться и образовывать новую, неминерализованную, пронизанную коллагеновыми волокнами, ткань.  Далее, преобразовываясь в остеобласты (молодые клетки костной ткани), они начинают продуцировать клейкое вещество, называемое остеоидом.

В процессе минерализации остеоида с помощью соединений кальция и фосфатов образуется новая, незрелая костная ткань. Начинается последняя фаза.

5. Фаза ремоделирования костной ткани. 

Остеокласты путем хемотаксиса разъедают каналы в незрелой костной ткани, куда начинают врастать петли сосудов. Внутри каналов формируется новая костная ткань, имеющая упорядоченную структуру. Остеобласты превращаются в остеоциты и оказываются замурованными в новообразованную, хорошо структурированную костную ткань, способную выдерживать жевательную нагрузку.

Длительность процесса остеогенеза зависит от ряда факторов: от размера дефекта, вида используемой мембраны, количества остеопластического материала, общего состояния здоровья пациента и проч. В среднем фазы 1-4, составляющие процесс регенерации костной ткани, длятся около 4 месяцев. Фаза ремоделирования костной ткани – около 6-8 месяцев. А в течение последующих 1,5 лет форма новообразовавшейся костной ткани может претерпевать изменения.

Виды остеопластических материалов 

Остеопластические материалы подразделяются по происхождению и материалу, из которого они вырабатываются, на 4 основные группы:

• аутогеные (донор — пациент);
• аллогенные (донор — другой человек);
• биологические, или ксеногенные (донор — животное);
• синтетические (производятся из различных материалов, как правило, на основе солей кальция, искусственным путем). 

Также к остеопластическим материалам относятся мембраны, выполняющие барьерную функцию и устанавливаемые поверх присаженного материала. О них мы также поговорим в нашей статье.

Аутогенные остеопластические материалы

Этот остеопластический материал получают путем забора собственной кости пациента. Чаще всего забор биоматериала производят с угла нижней челюсти в области наружной косой линии. Существуют и другие донорские зоны в полости рта, такие как ретромолярная область нижней челюсти, подбородочный симфиз, бугор верхней челюсти и проч. Процедура проходит под местной анестезией и обычно занимает на так много времени.

В случаях, когда необходимо большое количество остеопластического материала, используются донорские зоны вне полости рта: забор может проводиться в области подвздошной или большой берцовой кости, а также в области ребра и свода черепа. В таком случае операция становится не только более травматичной, но и более дорогостоящей, так как требуется применение наркоза.

Для забора аутокости специалисту понадобятся специальные инструменты. Чаще всего используется костный скребок для непосредственного получения кости и костная мельница для измельчения полученного материала.

     

Также для забора аутокости используются пьезоаппараты. Применение ультразвуковых технологий в работе специальных насадок аппарата позволяют существенно повысить успешность процедуры и снизить травматичность для пациента. Забор аутокости - одна из широкого ряда функций, которые выполняют аппараты для пьезохирургии.

В ассортиментом портфеле Independentpro представлена линейка пьезоаппаратов Sonic Surgeon южнокорейского производителя Dong Il Technologies (DIT). Данные аппараты составляют достойную конкуренцию более дорогостоящим брендам. А богатая история и опыт компании DIT являются залогом высокого качества продукции.

Аутогенные трансплантаты являются золотым стандартом при проведении аугментации костных тканей.

Лишь аутогенная кость обладает не только свойствами остеокондукции и остеоиндукции, но еще и свойством прямого остеогенеза, поэтому новая ткань в месте подсадки будет образовываться не только быстрее, но и лучшего качества. Эти трансплантаты обладают низким риском отторжения ввиду отсутствия иммунного ответа и демонстрируют достаточно предсказуемые результаты в рамках клинических исследований.

Однако при использовании аутогенных остеопластических материалов существует ряд негативных моментов: дополнительное операционное поле, риск инфицирования,  повреждения нервов в месте забора материала, а также длительное болезненное заживление внеротовых ран. И, пожалуй, самым главным недостатком аутогенного материала является то, что он довольно значительно резорбируется и теряет объем в позднем послеоперационном периоде.

В связи с этим, аутогенный материал, как правило, используется совместно с другим материалом. К примеру, его смешивают с биологическим или синтетическим остеопластическим материалом для сохранения объема аугментата в отдаленном периоде. 

Аутотрансплантаты делятся на три вида в зависимости от типа кости:

• кортикальные;
• губчатые;
• губчато-кортикальные. 

Губчатая кость наилучшим образом подходит с точки зрения остеогенеза, так как содержит максимальное количество активных витальных клеток, обеспечивающих ускоренную регенерацию костной ткани.

Аллогенные остеопластические материалы

Данный материал получают из человеческой трупной кости, измельчают до размера 300-450 микрон и подвергают специальной обработке – деминерализации, лиофилизации, а в некоторых случаях — облучению гамма-лучами.

Деминерализация — это очищение от минералов и солей, при которых ткань становится более эластичной. Лиофилизация — это высушивание остеопластического материала при низких температурах в вакууме.

Виды аллогенных остеопластических материалов по составу:

• нативный, без изменения структуры костной ткани, с однородным содержанием минеральных и органических компонентов;
• деминерализованный, в котором остаются только органические компоненты ткани;
• депротеинизированный, по сути представляющий собой кристаллическую решетку натурального гидроксиаппатита после деактивации белка. То есть полностью минеральный материал.

Преимущества аллогенных остеопластических материалов:

• высокая адгезия с тканями пациента;
• сокращенное время операции;
• оптимальная микропористость, при которой обеспечивается ускоренный остеогенез;
• нетравматичное получение костной ткани;
• наличие остеоиндуктивных свойств.

Несмотря на способность к остеогенезу, при использовании данного вида трансплантатов отмечается риск иммунных реакций и непредсказуемость свойств.

Видео. Имплантация в области 26 и 27 зубов, закрытый синус-лифтинг с использованием аллогенного материала и имплантатов OneQ-SL.

Биологические (ксеногенные) остеопластические материалы

Ксеногенные, или биологические, остеопластические материалы получают из костной ткани животных путем термической обработки и ферментного очищения. В следствие такой обработки полностью удаляются клетки донорского организма, происходит депротеинизация остеопластического материала и уничтожается вся микрофлора. Одна из основных целей этой обработки – полное сохранение натуральной структуры костной ткани при удалении всех белков, обладающих антигенным действием и способных вызывать отторжение материала. В организме человека под воздействием его собственных клеток ксеногенные остеопластические материалы частично резорбируются (рассасываются), выполнив свою функцию в синтезе новой ткани.

Традиционно биологические остеопластические материалы делаются из костей коров, лошадей и свиней. Последний вид биологического остеопластического материала, свиной, можно назвать самым распространенным среди стоматологов-хирургов за счет своей сравнительно невысокой стоимости и практической эффективности.

Южнокорейская компания Dentis предлагает докторам высококачественный свиной биологический остеопластический материал Ovis Xeno-P, который на 100% состоит из депротеинизированной губчатой кости свиньи. 

Материал представлен в колбах и шприцах, с разным весом и величиной гранул для обеспечения удобства использования в каждом отдельном клиническом случае.

Преимущества остеопластического материала Ovis Xeno-P:

• Биологическое происхождение. Материал получен в результате строгого производственного процесса.
• Биосовместимость и высокий уровень биологической активности остеопластического материала.
• Структура из больших и малых пор, аналогичная структуре губчатой кости человека (пористость человеческой кости составляет 76,5%).

Особенности остеопластического материала Ovis Xeno-P:

• При производстве используется губчатая кость свиньи, которая наиболее похожа на человеческую кость и обладает превосходной биосовместимостью и регенеративной способностью.
• Защищен от болезни коровьего бешенства или болезни Крейтцфельдта-Якоба.
• Высокое гидрофильное свойство и проницаемость.
• Поддерживает форму поверхности и пор натуральной кости с помощью специальной технологии обработки.
• Технология низкотемпературного спекания позволяет сохранить первоначальную структуру и полностью удалить органические вещества для обеспечения безопасности остеопластических материалов.

Рис.10 Остеопластический материал Ovis Xeno-P при увеличении x50.000 и x200.000

Видео. Имплантация в переднем отделе. Немедленная нагрузка. Использование остеопластического материала Ovis Xeno-P.

Наряду со свиным остеопластическим материалом компания Dentis производит бычий биологический остеопластический материал, сделанный из костей коров – Ovis Xeno.

В процессе изготовления данный остеопластический материал покрывается двумя слоями CaP. Такое покрытие меняет электронный заряд на поверхности гранул, что привлекает к ней костные морфогенетические белки, а это, в свою очередь, вызывает деление и специализацию мезенхимальных клеток. Т.е. возникает подобие остеоиндуктивного эффекта, который ускоряет образование новой костной ткани.

Синтетические остеопластические материалы

Синтетические костные трансплантаты создаются в химических лабораториях при помощи современных технологий. Уже более 40 лет ученые исследуют свойства различных материалов, способных создавать матрицу для создания будущей кости в организме человека, при этом не наносящих пациенту вреда. Интересный факт - изначально для создания искусственного остеопластического материала использовались кораллы и водоросли.

Синтетические остеопластические материалы имеют ряд значимых преимуществ: отличная биосовместимость, безопасность в применении, доступность, низкая вероятность осложнений и экономическая эффективность. Они стали использоваться для замены аутотрансплантатов наряду с биологическими остеопластическими материалами и были призваны повысить биосовместимость, пролиферацию новых сосудов и регенерацию костной̆ ткани.

Синтетические остеопластические материалы состоят из трикальцийфосфата, биостекла, фосфата кальция, хондроитин-сульфата, сульфата кальция и по своим химическим свойствам имеют сходство с натуральной костной тканью, состоящей из гидроксиапатита, и поэтому могут рассматриваться в качестве альтернативы аутотрансплантатам. Также использование таких материалов является экономически более выгодным, нежели применение ауто- или биологического остеопластического материала.

Наиболее распространены два вида синтетических остеопластических материалов:

• Остеопластический материал, в основе которого лежит бета-трикальций фосфат (такие материалы в своем названии обычно содержат аббревиатуру BCP).

          

• Остеопластический материал, в основе которого содержится гидроксиапатит (в названии таких материалов обычно содержатся буквы HA).
  

         

Для рассмотрения характеристик синтетических остеопластических материалов возьмем в качестве примера продукцию южнокорейской компании Dentis: Ovis Bone BCP и Ovis Bone HA.

Синтетический остеопластический материал Ovis Bone HA состоит из 100% гидроксиапатита.

Гидроксиапатит - это фосфат кальция, схожий по структуре и составу с компонентами человеческой кости. Имеет строение из больших и маленьких пор. 

Синтетический остеопластический материал Ovis Bone BCP состоит на 80% из бета-трикальций фосфата, на 20% - из гидроксиапатита.

Быстрое растворение бета-трикальций фосфата и ионный обмен на его поверхности обеспечивают распространение и адгезию остеобластов. А гидроксиапатит служит каркасом до тех пор, пока новая костная ткань не обретет структурную устойчивость.

Специалистами компании Dentis в сотрудничестве с южнокорейскими хирургами-имплантологами было осуществлено исследование, целью которого стала оценка эффективности использования синтетического материала Ovis Bone BCP в качестве остеопластического материала во время операции синус-лифтинга. 

Результаты исследования были опубликованы в Международном журнале дентальной имплантологии, Южная Корея, в 2019 году. 

Согласно результатам, данный остеопластический материал имеет хорошую гидрофильность, биосовместимость и биоактивность, а также удобен в применении. Была подтверждена его эффективность при использовании в качестве трансплантата при синус-лифтинге. С полным текстом статьи из Международного журнала дентальной имплантологии можно познакомиться здесь.

Видео. Имплантация в переднем отделе с использованием имплантата OneQ-SL и  синтетического остеопластического материал Ovis Bone HA

Преимущества синтетических остеопластических материалов Ovis:

• высокий уровень гидрофильности
• биосовместимость и высокая биологическая активность
• отличная интеграция в костную ткань
• рентгеноконтрастность
• структура из больших и маленьких пор
• удобство применения

Мембраны для костной регенерации

Мембраны представляют собой пластинки из различных материалов, которые устанавливаются при НКР поверх введенного остеопластического материала и выполняют две важнейшие функции:

1. Противостоят натяжению тканей и влиянию внешнего давления на аугментат, таким образом предотвращая его смещение и сохраняя заданный объем на этапе формирования новой устойчивой костной ткани.
2. Выполняют барьерную функцию, т.е. препятствуют врастанию мягких тканей в зону активного остеогенеза.

При помощи мембран решается множество хирургических задач. Они применяются в челюстно-лицевой хирургии, для НКР в различных областях: для реконструкции альвеолярного отростка, в целях устранения челюстно-лицевых дефектов, для профилактики атрофии альвеолярного отростка и т.д.

Мембраны разделяются на две основные подгруппы: резорбируемые и нерезорбируемые.

Резорбируемые мембраны представляют фрагмент ткани, которая впоследствии рассасывается, выполнив главную барьерную функцию.

Резорбируемые мембраны производятся из различных материалов:

• Коллагеновые мембраны тонкие и пластичные. Например, мембраны OVIS BCP/Collagen, которые производятся из очищенного водорастворимого свиного коллагена с добавлением двухфазного фосфата кальция. 

Их важнейшие свойства:

• удобство в использовании: мембрана обладает свойством гидрофильности, что способствует ее быстрому смачиванию;
• прочность и эластичность: исключительная приспособляемость к контурам поверхности тканей;
• минимальное количество противопоказаний и случаев отторжения;
• быстрое ремоделирование в соединительную ткань;
• двусторонняя;
• резорбция - 4-6 месяцев. 

Видео. Имплантация в области 21 и 22 зубов. Немедленная нагрузка. Система OneQ-SL и  коллагеновая мембрана Ovis BCP/Collagen. 

• Мембраны из перикарда животных рассасываются в среднем за 4 месяца. За это время прирост кости может быть значительным — 4-5 мм. Они также выполняют функции экзоскелета, защищающего новые ткани.

• Синтетические мембраны изготавливаются, как правило, из полимера молочной кислоты или полигликолевой кислоты в сочетании с лимонной кислотой. Отмечается снижение риска возникновения воспаления в области операции при применении данного вида мембран. Средний срок резорбции составляет полгода.

Нерезорбируемые мембраны выполняют те же функции, что и резорбируемые, однако они не подвергаются биодеградации, то есть не рассасываются, поэтому требуется проводить дополнительную процедуру их удаления. 

Однако у них есть неоспоримое преимущество — они имеют более прочную структуру, за счет чего трансплантируемый остеопластический материал надежно фиксируется и защищается от внешнего давления. Таким образом, результат остеогенеза будет наиболее надежным и предсказуемым с точки зрения полученного объема костной ткани.

Заслуженное признание среди российских докторов получила нерезорбируемые мембраны южнокорейской компании Dentis.

Ovis TRM - нерезорбируемая мембрана из микропористого d-PTFE (политетрафторэтилена), усиленная титаном. 

Она одновременно выполняет несколько функций:

• предотвращает попадание бактерий в зону вмешательства;
• облегчает абсорбцию белков плазмы при остеогенезе;
• создает прочную защиту тканей в месте трансплантации за счет титанового каркаса.

Различные формы и размеры позволяют подобрать максимально подходящую мембрану под любой клинический случай.

Методика использования нерезорбируемой мембраны с титановым усилением:

Из преимуществ мембран Ovis TRM можно назвать следующие:

• Легкое использование и создание объема для формирования кости за счет титанового каркаса.
• Микропористая текстура поверхности увеличивает площадь, доступную для клеточного крепления, без увеличения пористости.
• Профилактика бактериальной и клеточной инфильтрации за счет размера микропор.
• Питательные вещества проникают через мембрану в зону регенерации кости.
• Простая фиксация с помощью винтов или пинов.
• Легкое удаление с минимальным разрезом. 

Техника фиксации мембраны при НКР

Для фиксации мембран при НКР оптимально подходит набор инструментов и фиксирующих компонентов SAVE GBR. Этот набор производства компании Dentis абсолютно универсален и подходит для эффективной НКР-терапии, поскольку состоит из различных сверел, винтов и фиксирующих пинов, а также из отверток и универсальной рукоятки для их фиксации.

Мы не будем рассматривать пошаговую технику фиксации мембраны в данной статье, предоставив возможность читателю ознакомиться с ней в инструкции по применению набора SAVE GBR.

В набор SAVE GBR входят:

• универсальная рукоятка для насадок,
• прямая насадка для фиксирующих пинов,
• угловая насадка для фиксации пинов,
• насадка для удаления пинов,
• насадка-отвертка для фиксирующих винтов,
• пилотное сверло для винтов,
• набор стопперов для пилотного сверла,
• шаровидный бор для перфорации кортикальной кости для углового наконечника,
• шаровидный бор для перфорации кортикальной кости для прямого наконечника,
• твердосплавная цилиндрическая фреза для углового наконечника,
• твердосплавная цилиндрическая фреза для прямого наконечника – используется при необходимости выравнивания костного ложа или удаления грануляций,
• фреза для забора костной ткани,
• машинная отвертка для фиксирующих винтов,
• ручная отвертка-шестигранник (для фиксации спейсеров и заживляющих колпачков),
• бокс для хранения винтов и пинов.

Набор фиксирующих компонентов включает в себя:

• фиксирующие винты длиной 3, 5 и 7 мм,
• фиксирующие пины длиной 3,5 и 5 мм,
• заживляющий колпачок со спейсером различных диаметров и высот – для фиксации мембраны непосредственно к установленному имплантату.

Видео. Имплантация с проведением процедуры НКР. Используемые материалы: имплантаты OneQ-SL, аутогенный остеопластический материал, набор SAVE GBR, формирователь прикрепленной десны Louis Button. 

Выводы

Выбор остеопластического материала, как правило, зависит трех факторов:

• Доступность. К примеру, аутогенные материалы не так просто получить, процесс их подготовки и трансплантации связан с дополнительными рисками. Также в случае обширной атрофии челюсти не всегда предоставляется возможным забор достаточного количества аутогенного материала.

• Стоимость. На первый взгляд, аутогенный материал не стоит ничего, но, учитывая временные затраты на его получение, дорогостоящий инструментарий, а в ряде случаев – необходимость присутствия анестезиолога, можно понять, что процедура получения аутогенного материала достаточно сложна и затратна.

• Опыт врача и политика клиники, в которой проводится лечение. Как правило, хирург-стоматолог работает с тем остеопластическим материалом, манипуляциям с которым обучался. И с тем, к которому привык, или же с которым работает клиника.

Компания Independentpro регулярно проводит обучение врачей выполнению направленной костной регенерации. 

Посетите уникальный курс Д.Б. Шумовского, посвященный техникам НКР, а также другие модули его авторской обучающей программы!

ПОДРОБНЕЕ