Остеопластические материалы в стоматологии

Что такое остеопластические материалы?

Остеопластические материалы играют важную роль в восстановлении собственных тканей пациента. Они представляют собой биосовместимую матрицу, способную содействовать регенерации костной ткани, которая впоследствии должна быть заменена собственной тканью пациента. 

Многие пациенты сталкиваются с такой проблемой, как атрофия костной ткани, которая подразумевает под собой уменьшение объема челюстной кости. Данное состояние может вызываться различными причинами, среди которых чаще всего находятся: длительное отсутствие функциональных единиц и жевательной нагрузки, пародонтозом, возрастными изменениями или же индивидуальными особенностями организма.

Получайте последние анонсы и обсуждения о дентальной имплантации. Подписывайтесь!

Рис.1 Предоперационный снимок 

Именно по этой причине стоматологи-хирурги рекомендуют не затягивать процесс лечение дефектов зубочелюстного ряда, связанных с утратой зубов. Ведь чем дольше отсутствует после удаления зуб, тем сильнее отсутствие жевательной нагрузки влияет на течение процесса атрофии, который является необратимым.

Не стоит забывать и о таком явлении, как феномен Попова-Годона, который является патологическим процессом, заключающимся в перемещении зубов в сторону дефекта с отсутствующим зубом, что впоследствии вызывает деформацию зубного ряда. По этой причине специалисты все чаще обращаются к методике одномоментной дентальной имплантации, когда искусственный корень устанавливается в лунку сразу после удаления зуба. /Подробнее ознакомиться с различными видами дентальной имплантации вы можете в нашей статье - Дентальные имплантаты и имплантация.

Если долгое время не заниматься лечением утраченных зубов, то повышается вероятность необходимости проведения дополнительных манипуляций, связанных с восполнением утраченного объема костной ткани челюсти.

Одними из самых часто применяемых методик остаются синус-лифтинг и направленная костная регенерация. Первое вмешательство заключается в поднятии дна гайморовой пазухи и заполнения образовавшегося пространства костнопластическим материалом (читайте "Всё о синус-лифтинге").  Направленная костная регенерация - возмещение недостатка костной ткани в области альвеолярного отростка с применением барьерных мембран и остеопластических материалов.

В данной статье мы подробно обсудим виды костнопластических материалов и мембран, используемых при проведении НКР.

Свойства остеопластических материалов

Рис.4 Процесс остеоиндукции при увеличении  x1000 и x2500

Остеопластика обладает набором характеристик, которые могут выполнять основную задачу – служить основой для создания новой костной ткани у человека. Рассмотрим подробнее.

• Остеоиндукция - это процесс, при котором недифференцированные клетки стимулируются к превращению в остеобласты. Проще говоря, некоторые остеоплатические материалы способствуют преобразованию клеток организма в костную ткань в области регенерации, а не в фиброзную или хрящевую ткани.
• Остеокондукция - это способность создавать матрицу, в которой собственные клетки могут колонизировать и формировать костную ткань в процессе ее восстановления. Другими словами, биоматериал способствует быстрому регенеративному остеогенезу в заданной области.
• Остеопротекция - это свойства биоматериала для костной регенерации, которые схожи с характеристиками настоящей кости, в основном это плотность и твердость.
• Биосовместимость - это способность организма принимать клетки остеопластического материала, не отторгая их. 
• Пористость - пористая структура способствует прочному прикреплению клеток пациента к гранулам, обеспечивая полное врастание костной ткани в материал.

Кроме того, немаловажным является фактор  высокой степени стерильности и безопасности, который достигается путем тщательной очистки от всех видов микроорганизмов или бактерий без изменения его свойств.

Как происходит остеогенез?

Остеогенез состоит из ряда стадий или фаз:

• Гемостатическая стадия (формирование сгустка). Гемостатическая стадия представляет собой этап образования сгустка крови и начинается сразу после хирургических вмешательств. В этой фазе тромбоциты слипаются в большие конгломераты, чтобы заблокировать поврежденные сосуды. Также формируются фибриновые нити, которые участвуют в остановке кровотечения и придают сгустку упругость. После этого начинается следующий этап.
• Стадия воспаления.  Во время нее происходит выделение экссудата через стенку сосудов и, в результате этого процесса, очищается раны. Также происходит выделение гранулоцитов - клеток, которые перемещаются через кровяной сгусток и оседают на поврежденных костных стенках, удаляя инородные частицы с помощью фагоцитоза. После завершения фазы воспаления рана становится чистой и готовой к образованию новой ткани, для чего необходим кислород.
• Стадия ангиогенеза. Известна реорганизацией капиллярной сети, а также формированием окружающей тканью новых капилляров, которые доставляют питательные вещества в поврежденную область. Через эти новые сосуды мигрируют фибробласты и недифференцированные бластные клетки. Запускается процесс активного размножения клеток.
• Стадия пролиферации. Фибробласты активно создают соединительную ткань для поддержки развития молодых сосудов, а недифференцированные бластные клетки, активированные специальными сигнальными белками, начинают деление и образование новой ткани, пронизанной коллагеновыми волокнами, которая пока еще не минерализована. После превращения в остеобласты (молодые клетки костной ткани), они начинают продуцировать вещество, известное как остеоид. В процессе минерализации остеоида с помощью кальция и фосфатов образуется новая  костная ткань.
• Стадия  ремоделирования костной ткани.  Остеокласты посредством хемотаксиса разрушают канальцы в незрелой костной ткани, в которые начинают проникать петли сосудов. В этих каналах формируется новая костная ткань, обладающая организованной структурой. Остеобласты трасформируются в остеоциты и оказываются запертыми во вновь образованной, хорошо структурированной костной ткани, способной выдерживать нагрузку при жевании.

Виды остеопластических материалов 

• аллогенные (донором является другой человек);
• аутогеные (в качестве донора выступает сам паицент);
• биологические, или ксеногенные (донором становится животное);
• синтетические (создаются искусственным путем из различных материалов, обычно на основе солей кальция). 

Кроме того, к ним также относятся мембраны, которые служат барьером и устанавливаются поверх вживленного материала. 

Аутогенные остеопластические материалы

     
Рис.7 Костный скребок и костная мельница

Использование аутогенных трансплантатов является золотым стандартом в процедурах аугментации костных тканей.

Процедура получения этого материала для остеопластики осуществляется путем забора кости пациента. Чаще всего биоматериал извлекается из угла нижней челюсти в зоне наружной косой линии. Также существуют другие области в полости рта, которые могут быть использованы в качестве донорских зон, например, ретромолярная область,подбородок, бугор верхней челюсти и другие. 

Процедура проводится с применением местного обезболивания, обычно не занимает много времени.

В случаях, когда требуется большое количество биоматериала для остеопластики, применяются донорские зоны вне полости рта, такие как гребень подвздошной  кости или малоберцовая кость, лучевая кость, а также область ребра и кости черепа. В таких случаях операция становится более травматичной и дорогостоящей, поскольку требуется введение в состояние наркоза. 

Аутогенный остеопластический материал извлекается с применением специализированных приспособлений, таких как костный скребок и костная мельница для его измельчения.

Отдельно стоит отметить пьезоаппараты, которые обладают рядом функций, среди которых находится непосредственный забор аутокости. Установка  данной технологии позволяет значительно снизить травматичность процесса за счет использования специальных ультразвуковых насадок, а значит и сократить процесс реабилитации пациента.

Ознакомьтесь с каталогом пьезоаппаратов Sonic Surgeon, производимых южнокорейской компанией Dong Il Technologies (DIT). Компания DIT с ее богатым опытом и историей составляет достойную конкуренцию более дорогостоящим аналогам.

Только аутогенная кость обладает свойствами остеокондукции, остеоиндукции и прямого остеогенеза, что позволяет сформировать новую ткань на месте трансплантации быстрее и лучшего качества. Данные трансплантаты  имеют низкие показатели отторжения, поскольку при их применении отсутствует иммунный ответ, кроме того, они показывают предсказуемые результаты в рамках клинических исследований.

Среди негативных сторон использование костнопластических биоматериалов данного типа можно отметить: необходимость создания дополнительного операционного поля, откуда вытекает риск инфицирования и травматизации  важных анатомических образований. Также аутогенные биоматериалы подвержены значительной резорбции и усадке и послеоперационном периоде.

Аутогенный остеопластический материал применяется вместе с другими биоматериалом. Например, его совмещают с биологическим либо синтетическим костнопластическим материалом, чтобы сохранить объем аугментата на протяжении длительного времени. 

Аутотрансплантаты разделяются на три категории в зависимости от типа кости: 

• кортикальные;
• губчатые;
• губчато-кортикальные. 

Губчатая кость является наиболее подходящей с точки зрения остеогенеза, так как она содержит большое количество активных живых клеток, способствующих быстрому регенеративному процессу. 

Аллогенные остеопластические материалы

Их изготавливают из человеческой трупной кости, измельченной до размера 300-450 микрон и подверженной специализированной обработке – деминерализации, лиофилизации, а в отдельных случаях— облучению гамма-лучами.

Деминерализация позволяет удалить минералы и соли, придавая ткани большую эластичность. Лиофилизация, в свою очередь, подразумевает высушивание при низких температурах в условиях вакуума.

Они могут быть разделены на несколько типов в зависимости от их состава:

• Нативный, который не претерпевает изменений в структуре костной ткани и имеет однородное содержание минеральных и органических компонентов.
• Деминерализованный, в котором остаются только органические компоненты костной ткани.
• Депротеинизированный, который представляет собой кристаллическую решетку натурального гидроксиапатита после удаления белков. Этот тип является полностью минеральным.

Преимущества:

• Высокая адгезия с тканями пациента.
• Сокращенное время оперативного вмешательства.
• Оптимальная микропористость, которая способствует ускоренному образованию новой костной ткани.
• Атравматичное получение материала.
• Остеоиндуктивные свойства.

Однако, несмотря на их способность стимулировать образование костной ткани, использование аллогенных остеопластических биоматериалов может вызывать риск иммунных реакций и не гарантирует предсказуемость свойств.

В данном видео показана имплантация в области 26 и 27 зубов, а также закрытый синус-лифтинг с использованием аллогенного биоматериала и дентальных имплантатов OneQ-SL.

Биологические (ксеногенные) остеопластические материалы

Ксеногенные, или биологические, биоматериалы производятся из костной ткани животных с применением термической обработки и ферментного очищения. Этот процесс полностью удаляет клетки донорского организма, депротеинизирует остеопластику и уничтожает микрофлору. 

Главная цель такой обработки - сохранить натуральную структуру костной ткани при удалении всех белков, которые могут вызвать отторжение из-за их антигенного действия. Ксеногенные остеопластические биоматериалы, воздействуя на клетки человеческого организма, частично резорбируются, выполняя свою роль в создании новой ткани.

Как правило, они производятся из костей коров, лошадей и свиней. Остеопластические биоматериалы, полученные от свиней,  являются самыми популярными среди стоматологов-хирургов благодаря их относительно низкой стоимости и доказанной эффективности.

Компания Dentis из Южной Кореи предлагает качественный свиной биологический остеопластический биоматериал Ovis Xeno-P, который полностью состоит из депротеинизированной губчатой кости свиньи. Материал предлагается в колбах и шприцах разного веса и размера гранул для удобства использования в различных клинических случаях.

Рис.9 Пористость остеопластического материала Ovis Xeno-P - 72,4%

Преимущества костнопластического материала Ovis Xeno-P:

• Он является биологическим материалом, полученным в результате строгого контролируемого производственного процесса.
• Он обладает высокой биосовместимостью и биологической активностью.
• Его структура содержит как большие, так и малые поры, что делает его аналогичным структуре губчатой кости человека (пористость составляет 76,5%).

Особенности остеопластического материала Ovis Xeno-P:

• Он изготовлен из губчатой кости свиньи, которая является наиболее похожей на человеческую кость и обладает отличной биосовместимостью и способностью к регенерации.
• Он защищен от болезни коровьего бешенства и болезни Крейтцфельдта-Якоба.
• Он обладает высокой гидрофильностью и проницаемостью.
• Он поддерживает форму поверхности и пор натуральной кости.
• Технология низкотемпературного спекания сохраняет первоначальную структуру и полностью удаляет органические вещества, обеспечивая безопасность материала.

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


Видео. Имплантация в переднем отделе. Немедленная нагрузка. 

 

Кроме свиного остеопластического материала, компания Dentis также производит бычий биологический остеопластический материал, выпускаемый под названием Ovis Xeno.

В процессе производства этот материал покрывается двумя слоями CaP. Это покрытие изменяет электронный заряд на поверхности гранул, привлекая к ним костные морфогенетические белки, что способствует делению и специализации мезенхимальных клеток. Таким образом, создается остеоиндуктивный эффект, что ускоряет остеогенез.

Синтетические остеопластические материалы

Для создания синтетических остеопластических биоматериалов используются передовые современные технологии, применяемые в лабораториях. Уже на протяжении более 40 лет ученые исследуют свойства различных видов, которые могут служить матрицей для формирования новых тканей в организме человека, при этом не вызывая никакого вреда для пациента. Интересно отметить, что первоначально в в качестве базового сырья для создания данного вида костнопластики применялись кораллы и водоросли.

Синтетические биоматериалы для остеопластики обладают рядом значительных преимуществ: совместимость с тканями пациента, безопасность в использовании, доступность, низкий риск развития осложнений и экономическая выгодность. Был предпринят шаг к использованию остеопластики  вместе с биологическими с целью улучшения совместимости, стимуляции роста новых сосудов и восстановления костной ткани. 

Синтетические костнопластические биоматериалы, как правило, производятся из трикальцийфосфата, биостекла, хондроитин-сульфат, а также фосфата и сульфата кальция. Они имеют схожие свойства с естественной костной тканью, содержащей гидроксиапатит. Это позволяет рассматривать их в качестве альтернативы аутокости. 

Бета-трикальций фосфат является основой одного из наиболее распространенных видов остеопластики, которые обычно называются BCP.

Другой вид синтетического остеопластического материала содержит гидроксиапатит и обычно обозначается HA.
         

Специалисты из компании Dentis совместно с имплантологами из Южной Кореи провели исследование, цель которого состояла в оценке эффективности применения синтетического материала Ovis Bone BCP в качестве костнопластического материала в процедуре синус-лифтинга.

Результаты данного исследования были опубликованы в Международном журнале по дентальной имплантологии в 2019 году. Согласно полученным результатам, данный костноопластический материал обладает высокой гидрофильностью, биосовместимостью и биоактивностью, а также отличается удобством применения. Была подтверждена его эффективность для проведения синус-лифтинга. 

Видео. Дентальная имплантация в переднем отделе с применением имплантата OneQ-SL и синтетического биоматериала 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 представлены пластинами из разнообразных материалов, которые фиксируются поверх внедренного остеопластического материала при направленной костной регенерации. Они выполняют две ключевых функции:

• Противодействуют натяжению ткани и воздействию внешнего давления на аугментат. Это предотвращает смещение и поддерживает заданный объем в процессе формирования новой стабильной костной ткани. 
• Выполняют функцию барьера, препятствующего росту мягких тканей в зоне активного остеогенеза.

Мембраны используются в различных сферах хирургической стоматологии и челюстно-лицевой хирургии, таких как реконструкция альвеолярного отростка, ликвидация дефектов челюстно-лицевой области, профилактика атрофии альвеолярного отростка и многое другое.

Мембраны делятся на две главные подгруппы: резорбируемые и нерезорбируемые.

Первый тип является фрагментом ткани, который, выполнив функцию барьера, рассасывается.

• Резорбируемые мембраны изготавливаются из разных материалов: Тонкие и гибкие коллагеновые мембраны являются одним из примеров, так, мембраны OVIS BCP/Collagen, которые производятся из очищенного растворимого в воде коллагена свиньи с добавлением двухфазного фосфатов кальция.
  

Их основные характеристики:

• Удобство использования, так как мембрана обладает гидрофильными свойствами, что способствует быстрому пропитыванию.
• Суперпрочные и сверхэластичные: исключительно приспособляемые к контурам поверхностей тканей;
• Наименьшие число противопоказаний и риска отторжения;
• Быстрая перестройка в соединительную ткань;
• Двусторонние;
• Резорбируются в течение 4-6 месяцев. 

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


          

Мембраны, полученные из перикарда животных, резорбируются в среднем за 4 месяца. В течение этого времени может происходить значительный рост кости - 4-5 мм. Также их применение помогает защитить новые ткани от внешнего воздействия.                

Синтетические мембраны обычно производятся из полимера молочной кислоты или полигликолевой кислоты вместе с лимонной кислотой. При использовании этого типа мембран отмечается снижение риска воспаления в области оперативного вмешательства. Средний срок рассасывания составляет полгода.

• Нерезорбируемые мембраны

Осуществляют те же функции, что и резорбируемые, но они не подвергаются биодеградации, что означает, что их необходимо дополнительно удалять. 

Но все же стоит отметить, что они обладают несомненным преимуществом, которое заключается в их прочности, что обеспечивает надежную фиксацию и защиту остеопластического материала от внешнего давления. В итоге, результат остеогенеза будет наиболее надежным и предсказуемым с точки зрения объема образующейся костной ткани.

 Dentis производит нерезорбируемые мембраны, которые успели заслужить признание среди большого количества специалистов в России. 

Особенно заметна в этом отношении мембрана с названием Ovis TRM, которая изготовлена из микропористого политетрафторэтилена (d-PTFE) и усилена титаном. 

Она выполняет несколько критически важных функций: 

• предотвращает проникновение бактерий в зону операции,
• облегчает абсорбцию белков плазмы при остеогенезе 
• обеспечивает прочную защиту тканей после трансплантации благодаря титановому каркасу. 

Благодаря разнообразию форм и размеров, можно найти наиболее подходящую мембрану для любого клинического случая.

Преимущества:

• Простота использования и возможность создания объема для формирования кости благодаря наличию титанового усиления.
• Микропористая структура поверхности дает дополнительную площадь для крепления клеток, не увеличивая пористость.
• Микропоры препятствуют проникновению бактерий. 
• Питательные вещества проходят через мембрану в область регенерации кости.
• Простое крепление с помощью винтов или пинов.
• Минимальный разрез для легкого удаления.  

Техника фиксации мембраны при НКР

Набор инструментов и фиксирующих компонентов SAVE GBR является идеальным выбором для фиксации мембран при НКР. Этот универсальный набор от компании Dentis включает разнообразные сверла, винты, фиксирующие пины, а также отвертки и универсальную рукоятку для их фиксации, обеспечивая эффективную НКР-терапию.

Мы не будем подробно рассматривать технику фиксации мембраны в данной статье, предоставив читателям возможность изучить ее в инструкции по применению набора SAVE GBR.

В SAVE GBR содержатся следующие инструменты:

• Мультифункциональная рукоятка для различных насадок.
• Прямая насадка для фиксирующих пинов.
• Угловая насадка для закрепления пинов.
• Насадка для извлечения пинов.
• Отвертка-насадка для фиксирующих винтов.
• Пилотное сверло для винтов.
• Набор стопперов для пилотного сверла.
• Шаровидные боры  для перфорации кортикальной кости для углового и прямого наконечника.
• Твердосплавные цилиндрические фрезы для углового и прямого наконечника.
• Инструмент для забора костной ткани.
• Машинная отвертка  для крепящих винтов.
• Ручная шестигранная отвертка для фиксации спейсеров и заживляющих колпачков
• Контейнер для хранения винтов и пинов.

Комплект фиксирующих компонентов включает в себя винты различной длины (3, 5 и 7 мм), пины длиной (3,5 и 5 мм), заживляющий колпачок со спейсером разных размеров и высоты - для фиксации мембраны к дентальному 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 необходимого материала для проведения остеопластики, как правило, зависит от трех факторов:

• Доступность. Например, получение аутогена не так просто, процедура их подготовки и трансплантации связана с дополнительными рисками. Также в случае большой атрофии челюсти не всегда предоставляется возможность получить достаточное количество аутокости.
• Стоимость. Как может показаться, аутогенный остеопластический биоматериал ничего не стоит, ведь забор аутокости происходит непосредственно у пациента. Но если рассмотреть данный процесс с практической точки зрения, то время, необходимое для проведения процедуры, дорогие инструменты для ее осуществления, а также возможная необходимость присутствия анестезиолога при выборе донорской зоны вне полости рта, можно прийти к выводу, что данный процесс достаточно сложен и затратен. 
• Опыт специалиста и политика стоматологической клиники, в которой пациент проходит лечение. Чаще всего хирург-стоматолог работает с тем, с чем он учился работать или же с которым работает клиника. 

Компания Independentpro регулярно организует практические семинары, нацеленные на повышение квалификации врачей в области направленной костной регенерации.

ПОДРОБНЕЕ