Стоматологические остеопластические материалы

1. Остеопластические материалы: описание и свойства.
2. Что такое остеогенез?
3. Виды остеопластических материалов.
4. Аутогенные костнозамещающие материалы.
5. Аллогенные костнозамещающие материалы.
6. Ксеногенные остеопластические материалы.
7. Синтетические остеопластические материалы.
8. Стоматологические мембраны для направленной костной регенерации.

Остеопластические материалы: описание и свойства

При полной или частичной утрате зубов нередко возникает атрофия костной ткани челюсти. Истончение кости происходит, если после утраты зубов прошло длительное время, в течение которого отсутствовала жевательная нагрузка. Атрофия происходит с разной интенсивностью. Она также может быть обусловлена возрастными изменениями и индивидуальными особенностями.

В таких случаях для успешной имплантации необходимо восстановление костной ткани пациента. Оно осуществляется путем использования остеопластических материалов биологического или синтетического происхождения, которые служат биоматрицей для построения собственной кости человека: со временем они замещаются клетками костной ткани и формируют платформу для установки имплантатов.

Необходимость костной регенерации определяет хирург-стоматолог после проведения обследований. Если на снимке очевидно, что кость челюсти пациента настолько истончилась, что установка имплантата невозможна, врач рекомендует провести операцию по остеопластике и восстановить утраченный объем костной ткани.

Существуют два наиболее распространенных метода остеопластики:

• синус-лифтинг (увеличение объема костной ткани в области дна гайморовой пазухи);
• направленная костная регенерация (НКР), которая выполняется с использованием стоматологических мембран в зоне альвеолярного отростка.

Итак, остеопластические материалы предназначены для формирования собственной костной ткани пациента. Для достижения указанной цели они должны обладать рядом базовых свойств, о которых мы расскажем ниже.

Остеоиндукция — это стимуляция преобразования недифференцированных мезенхимальных клеток в остеобласты. То есть, трансформация собственных клеток организма именно в костную ткань.

Остеокондукция — это основная функция остеопластических материалов, которая заключается в создании матрицы (каркаса) для колонизации собственных клеток  организма при образовании костной ткани.

Биосовместимость — это принятие организмом присаженных материалов, а не их отторжение.

Остеопротекция — это аналогичные естественному костному материалу свойства остеопластических материалов, такие как плотность и твердость.

Стерильность — это необходимое условия для приживления материала, в противном случае велика вероятность его отторжения. То есть, в остеопластических материалах должны отсутствовать бактерии и микроорганизмы. Для этого они подвергаются особой стерилизации при условии сохранения базовых свойств.

Пористость — необходимое свойство для «врастания» клеток организма в гранулы присаженного материала.

Что такое остеогенез?

Остеогенез — это, по сути, процесс образования костной ткани. Казалось бы, все просто, однако после проведения операции по присадке остеопластических материалов остеогенез происходит в несколько сложных, пусть и не видимых глазу, этапов. Давайте поговорим о них подробнее.

1. Фаза формирования сгустка, которая наступает сразу после завершения операции. Тромбоциты формируются в конгломераты, останавливающие кровотечение из поврежденных сосудов, образуются нити фибрина. Данная гемостатическая фаза завершается образованием упругого сгустка.
2. Фаза воспаления — это самая болезненная фаза, которая длится по-разному у разных пациентов, однако в процессе происходит чрезвычайно важное для приживления присаженной ткани очищение раневой поверхности. Экссудат выделяется через сосудистую стенку, гранулоциты выделяются из кровеносного русла. Гранулоциты мигрируют через сгусток, оседают на костных стенках и очищают рану благодаря фагоцитозу.
3. Фаза образования новых клеток (ангиогенеза), в ходе которой в зоне присадки между тканями появляются сосудистые веточки, питающие поврежденную область. По данным сосудам мигрируют фибробласты и недифференцированные бластные клетки.
4. Фаза полиферации характеризуется образованием соединительной ткани из фибробластов. Одновременно происходит деление недифференцированных бластных клеток под воздействием сигнальных белков. Таким образом возникает новая ткань, пронизанная коллагеновыми волокнами. Затем из данных клеток формируются остеобласты («клетки- строители»), которые продуцируют остеоид (клейкое вещество). В завершение стадии полиферации остеоид минерализуется при помощи соединений кальция и фосфатов, в результате чего образуется незрелая костная ткань.
5. Фаза ремоделирования костной ткани – то есть обновления ее губчатого слоя и образование новой, хорошо структурированной костной ткани. На этом этапе остеобласты путем хемотаксиса буквально разрушают каналы в незрелой кости. Начинает развиваться сеть сосудов, питающих костную ткань, а остеобласты трансформируются в остеоциты и фиксируются в новой сформированной кости. Данная костная ткань способна выдерживать жевательную нагрузку.

Указанные выше фазы остеогенеза, как мы уже говорили ранее, занимают разное время у разных пациентов. Длительность зависит от размера дефекта, вида применяемой мембраны (в случае использования), количества присаживаемого материала и физиологических особенностей пациента.  Однако наиболее часто фазы с первой по четвертую завершаются в течение четырех месяцев с момента остеопластики, а последняя, пятая, может длиться от полугода до восьми месяцев.

Виды остеопластических материалов

По происхождению остеопластические материалы разделяются на следующие ключевые группы:

• аутогенные (донором выступает пациент);
• аллогенные (донором является другой человек);
• биологические (донор – животное);
• синтетические (производятся в лабораториях, чаще всего, из материалов на основе солей кальция).

Поговорим подробнее о каждом из указанных видов.

Аутогенные остеопластические материалы

Забор собственной кости пациента, как правило, выполняется из донорских зон в полости рта, таких как:

• угол нижней челюсти (в области наружной косой линии);
• ретромолярная область нижней челюсти;
• подбородочный симфиз;
• бугор верхней челюсти и т.д.

Манипуляции выполняются под местной анестезией и занимают непродолжительное время.

Виды аутогенных остеопластических материалов по типу кости:

• кортикальные;
• губчатые;
• губчато-кортикальные.

Свойство максимального остеогенеза характерно в первую очередь для губчатого типа благодаря большому количеству активных витальных клеток. При применении данного типа аутотрансплантата обеспечивается быстрая регенерация костной ткани.

Однако в случаях, когда требуется получить значительный объем костной ткани, забор аутокости выполняется из таких областей, как подвздошная кость, большая берцовая кость, ребра и свод черепа и т. п. Данная операция проводится под общим наркозом и является, конечно же, более травматичной для пациента и трудозатратной для врача.

При любом из используемых методов для забора аутогенного материала врачи используют костный скребок и костную мельницу. Это специальные инструменты для получения и измельчения костной ткани пациента.

Наиболее современный и менее травматичный способ изъятия аутокости – при помощи пьезо-аппарата. В работе данных приборов используется технология ультразвука, приводящая наконечник аппарата в колебательное движение. Такой метод значительно упрощает и ускоряет процедуру получения аутотрансплантата.

Пьезо-аппараты также могут использоваться хирургами-стоматологами для других работ, так как имеют массу функций. На российском рынке представлены пьезо-аппараты различных стран производства в широком ценовом диапазоне. Традиционно, привлекательную цену при отличном качестве демонстрируют южнокорейские пьезо-аппараты Sonic Surgeon от компании Dong Il Technologies.

Аутогенные остеопластические материалы, помимо остеокондукции и остеоиндукции, обеспечивают прямой остеогенез. Таким образом новая костная ткань наивысшего качества образуется быстрее. При применении аутогенного материала минимизируется риск отторжения и достигаются наиболее предсказуемые результаты трансплантации, что доказано клиническими исследованиями.

При этом важно учитывать и отрицательные аспекты применения метода аутотрансплантации:

• необходимость дополнительного хирургического вмешательства на нескольких участках;
• возможность инфицирования при заборе материала;
• риск повреждения нервов в месте вмешательства;
• болезненность и длительность заживления ран вне ротовой полости;
• ускоренная резорбция и потеря объема в перспективе.

С учетом указанных выше негативных факторов аутогенные трансплантаты преимущественно применяются совместно с другими материалами биологического или синтетического происхождения.

Аллогенные остеопластические материалы

Данный вид костного трансплантата получают из трупных человеческих костей путем измельчения до размера 300-450 микрон и деминерализации, лиофолизации, а также в случае необходимости - облучения гамма-лучами. Деминерализация представляет собой процесс очищения костной ткани от солей и минералов для достижения максимальной эластичности. А лиофилизация - это высушивание в вакууме для получения возможности длительного хранения материала и транспортировки.

По составу аллогенные трансплантаты делятся на:

• нативные, когда структура ткани сохраняется, при этом содержание органических и минеральных компонентов однородно;
• депротеинизированные - в виде кристаллической решетки гидроксиаппатита после деактивации белка (в составе остаются только минералы);
• деминерализованные, в которых после обработки, наоборот, находятся только органические компоненты.

Аллогенные остеопластические материалы обладают рядом преимуществ:

• способность к остеоиндукции;
• нетравматичное получение материала и сокращение времени на проведение операции;
• высокая адгезия с тканями пациента;
• повышенная микропористость для достижения ускоренного остеогенеза.

Невзирая на указанные преимущества, у аллогенных трансплантатов имеются также недостатки, такие как риск иммунных реакций у пациента и непредсказуемость результата.

Биологические остеопластические материалы

Данный вид материала получают из костной ткани животных, подвергая ее термической обработке и ферментному очищению.

После очищения в биологическом остеопластическом материале отсутствуют клетки донорского организма, все белки и микрофлора, однако сохраняется натуральная структура. При его применении минимизируется риск отторжения. После выполнения функции синтеза костной ткани биологические трансплантаты частично рассасываются под воздействием клеток пациента.

Биологические остеопластические материалы также называют ксеногенными.

Чаще всего донорами для изготовления ксено-материалов выступают коровы, свиньи и лошади. Свиной костный материал используется наиболее часто в связи с его невысокой стоимостью, доступностью и эффективностью. Его преимущества:

• биосовместимость и высокая биологическая активность;
• гидрофильность и проницаемость;
• защищенность от болезни коровьего бешенства или Крейтцфельда-Якова благодаря максимальной очистке;
• сохранение первоначальной структуры при полном удалении органических веществ и обеспечении полной безопасности материала благодаря низкотемпературному спеканию;
• структура, максимально схожая со структурой губчатой костной ткани человека (высокая пористость - более 76%);
• способность поддержания формы поверхности благодаря особой технологии обработки.

Синтетические остеопластические материалы

В лабораториях всего мира уже боле 40 лет ведется активная работа с целью создания своеобразной матрицы под будущую кость пациента. И, стоит сказать, работа небезуспешная. Прототипами современных синтетических остеопластических материалов, которые преимущественно создаются из фосфатов кальция и трикальцийфосфатов, биостекла, сульфата кальция, хондротин-сульфата, ранее служили кораллы и водоросли.

Синтетические материалы обладают следующими преимуществами:

• доступность и экономическая эффективность;
• безопасность;
• биосовместимость и минимальный риск осложнений.

Чаще всего стоматологи применяют данный вид трансплантата в совокупности с биологическим костным материалом, что является альтернативой применению аутотрансплантации.

В настоящее время наиболее распространены остеопластические материалы из бета-трикальций фосфата и гидроксиапатита.

Рассмотрим состав и свойства синтетических костных материалов на примере продукции южнокорейского производителя Dentis, которую на российском рынке представляет компания IdepenDENTpro.

• Ovis Bone HA, который на 100% состоит из гидроксиапатита (фосфата кальция, схожего по составу и структуре с костью человека);

• Ovis Bone BCP, состоящего на 80% из бета-трикальцийфосфата и на 20% - из гидроксиапатита. Бета-трикальций фосфат быстро резорбируется, при этом благодаря ионному обмену на его поверхности происходит распространение и адгезия остеобластов. Гидроксиапатит выполняет каркасную функцию.

Синтетические остеопластические материалы имеют множество преимуществ:

• вариативность структуры в зависимости от клинического случая (крупные и малые поры);
• рентгеноконтрастность;
• высокая гидрофильность;
• оптимальная интеграция в костную ткань;
• биосовместимость и биологическая активность;
• удобство применения;
• комфортная цена.

Стоматологические мембраны для направленной костной регенерации

В выполнении направленной костной регенерации используются специальные пластины - мембраны, которые устанавливаются поверх уложенного костного материала.

Мембраны выполняют следующие функции:

• защита от натяжения тканей и сдавливания аугментата, его смещения и деформации в процессе формирования новой костной ткани;
• предотвращение врастания мягких тканей пациента в зону вмешательства;
• устранение челюстно-лицевых дефектов, а также профилактика атрофии или реконструкция альвеолярного отростка.

Мембраны бывают резорбируемыми и нерезорбируемыми.

Резорбируемые мембраны изготавливаются из различных материалов:

• из перикарда животных (преимущества - функция экзоскелета, срок рассасывания достаточно короткий - 4 месяца, но достаточный для значительного прироста кости);
• из полимера молочной кислоты или полигликолевой и лимонной кислот (синтетические мембраны). В среднем такие мембраны рассасываются за 6 месяцев, при этом риск воспаления в зоне применения минимален.

Резорбируемые мембраны обладают следующими свойствами:

• тонкость, прочность и эластичность;
• удобство в использовании благодаря гидрофильности (легкому смачиванию);
• ускоренное ремоделирование в соединительную ткань;
• минимальный риск отторжения;
• мембраны являются двусторонними, а также имеют свойство идеально повторять рельеф поверхности тканей.

Нерезорбируемые мембраны, в отличие от резорбируемых, не рассасываются, в связи с чем для их удаления требуется проводить отдельную операцию. Однако в целом они значительно более прочные, чем рассасываемые мембраны, фиксация очень надежная, а значит, результат остеогенеза будем максимально предсказуемым.

Подобные мембраны могут быть выполнены из микропористого политетрафторэтилена и усилены титаном. Благодаря разнообразию форм и размеров врач может подобрать наиболее подходящую мембрану под каждый клинический случай. Также нерезорбируемые мембраны имеют множество преимуществ:

• предотвращение инфицирования зоны вмешательства;
• защита тканей и создание объема для формирования кости благодаря титановому каркасу;
• облегчение абсорбции белков плазмы при остеогенезе;
• увеличение площади, доступной для клеточного крепления, за счет оптимальной микропористости;
• простота использования;
• обеспечение доступа питательных веществ через мембрану к в зону регенерации тканей;
• профилактика бактериальной и клеточной инфильтрации;
• облегченное удаление мембраны через небольшой разрез.

Для фиксации нерезорбируемых мембран при направленной костной регенерации необходимо применять специальные инструменты, пины и винты.

Определяя необходимость использования костного материала, а также в выбирая его вид, доктор руководствуется следующими факторами:

• своим опытом и правилами клиники (зачастую врач обучен работе с определенными остеопластическими материалами, а также применяет в работе те, с которыми работает клиника);
• совокупной стоимостью всех материалов и манипуляций;
• доступностью остеопластических материалов и возможными альтернативами.