Остеопластические материалы в стоматологии

Важную роль в стоматологических процедурах играют костнопластические материалы. В частности, они используются для аугментации (хирургического наращивания) кости и синус-лифтинга. Рассказывая о применении и видах этих материалов, наша статья дает представление об их роли в хирургической стоматологии. 

Что такое остеопластические материалы?

Остеопластические материалы — база для формирования собственных тканей. Они служат каркасом в процессе костной регенерации и способствуют получению необходимого объема кости.

Атрофия костной ткани челюсти - нередкое явление в современной стоматологии. Подобные дефекты выражаются истончением альвеолярного гребня и возникают по разным причинам, таким как пародонтоз, длительное отсутствие зубов, возрастные изменения и другие факторы. После удаления зуба жевательная нагрузка на него прекращается, что ведет к атрофии, и соответственно,  убыли костной ткани. Изменения могут коснуться и соседних зубов: они сместятся в сторону пустого участка, и изменится прикус. Этого можно избежать благодаря методам хирургической стоматологии. 

Первый вариант -  одномоментная имплантация - имплантат устанавливается в лунку зуба сразу после его удаления. В течение первого года после удаления зуба ширина альвеолярного гребня уменьшается на 52%, а его высота снижается на 2–4 мм. Две трети резорбции происходят в первые 3 месяца. В большинстве случаев при отсроченной имплантации требуется операция по наращиванию костной ткани.

Второй вариант - если одномоментная имплантация не планируется, необходимо провести аугментацию лунки с применением костнозамещающего материала сразу после удаления. Это  предотвратит постэкстракционную резорбцию, и к моменту имплантации в распоряжении хирурга окажется достаточное количество кости и мягких тканей хорошего качества.

При имплантации в дистальном отделе верхней челюсти часто возникает необходимость в проведении синус-лифтинга - наращивании костной ткани в гайморовой пазухе. Он проводится с применением костнопластического материала и барьерной коллагеновой мембраны. 

Остеопластические материалы используются также при направленной костной регенерации: вертикальной и горизонтальной аугментации, контурной аугментации; для заполнения дигисценций и фенестраций кости в области имплантатов.

Свойства остеопластических материалов

Рассмотрим основные свойства остеопластических материалов.

• Остеокондукция. Способность образовывать каркас для разрастания нативной костной ткани. Благодаря остеопластическому материалу происходит естественное восстановление костной ткани в нужном направлении.

• Остеоиндукция. Превращение недифференцированных клеток в остеобласты. Некоторые производители заявляют о том, что их  остеопластические материалы обладают остеоиндуктивными свойствами и способствуют костной регенерации. Но это спорный вопрос. который будет освещен в отдельной статье.

• Остеопротекция. Способность остеопластического материала обеспечивать твердость и плотность, свойственные натуральной кости.

• Биосовместимость. В процессе костной регенерации остеопластический материал не отторгается.

• Пористость. Данное свойство обуславливает сцепление собственных клеток организма с гранулами внедренного остеопластического материала - пористая структура способствует беспрепятственному прорастанию сосудов и миграции клеток.  

• Стерильность. Она достигается благодаря очистке остеопластического материала от микроорганизмов и бактерий. Стерилизация не нарушает свойств костного материала.

Как происходит остеогенез?

Процесс идет поэтапно.

1. Гемостатическая фаза, на которой формируется сгусток. Она начинается после пластики. Тромбоциты скапливаются и блокируют поврежденные сосуды. Образуются нити фибрина, останавливается кровотечение. Сгусток становится упругим.

2. Воспаление. На данном этапе заметно выделение экссудата. Рана очищается. Из сосудистой стенки выделяются гранулоциты, которые проходят сквозь сгусток и задерживаются в поврежденных стенках кости. Начинается фагоцитоз, способствующий очищению раны. Когда воспаление завершается, организм готов образовывать новые ткани. Для этого процесса требуется кислород.

3. Ангиогенез. Отрастают сосудистые капилляры от окружающей ткани. Через них происходит питание поврежденной области. По сосудам движутся фибропласты и бластные клетки. 

4. Пролиферация. Посредством фибропластов выстраивается соединительная ткань. Она поддерживает новые сосуды. Недифференцированные клетки активно делятся и образуют неминерализованную ткань. Это происходит благодаря работе так называемых сигнальных белков. Новая ткань пронизана коллагеновыми волокнами. Будущие клетки костной ткани (остеобласты) выделяют остеоидит — клейкое вещество, необходимое для минерализации сформированного костного материала соединениями кальция и фосфора. Итог этапа — образование костной ткани.

5. Ремоделирование. В процессе хемотаксиса в костной ткани возникают каналы. Сквозь них прорастают сосудистые ответвления. Образуется новая костная ткань со строгой структурой. Остеобласты становятся остеоцитами. Они застывают в структурированной костной ткани, укрепляя ее и делая способной выдерживать нагрузку при жевании.

Обычно первые 4 этапа, за которые проходит костная регенерация, занимают 4 месяца. Последняя стадия преобразования костной ткани идет 6–8 месяцев.

На длительность остеогенеза в конкретном случае влияют:

• размер дефекта;

• тип барьерной мембраны;

• объем остеопластического материала;

• состояние здоровья человека.

За указанный период костная ткань не принимает окончательную форму и свойства. Изменения возможны в течение 1,5 года после остеогенеза.

Виды остеопластических материалов

Различают четыре группы остеопластических материалов:

1. аутогенные (взятые у пациента);

2. аллогенные (от другого человека);

3. биологические/ксеногенные (полученные от животного);

4. синтетические (сделанные из солей кальция).

К числу остеопластических материалов также относят мембраны, которые несут функцию барьера и защищают растущую кость от прорастания мягких тканей. Их укладывают поверх присаженной костной ткани.

Аутогенные остеопластические материалы

Остеопластический материал, полученный из кости пациента, называется аутогенным. Обычно забор осуществляют из угловой части нижней челюсти по наружной линии. Донорским участком также могут выступать: ретромолярная зона, подбородочный симфиз, бугор верхней челюсти. Операция по изыманию донорской ткани проходит сравнительно быстро под местной анестезией.

Если остеопластического материала нужно много, то его получают не только из полости рта. Забор производят из зоны подвздошной и большой берцовой костей, из области свода черепа и ребер. Процедура травматичная и весьма дорогая. Проходит только под общим наркозом.

Чтобы получить донорский материал, врачу нужны особые стоматологические инструменты:

• костный скребок, чтобы добыть ткань;

• костная мельница, чтобы измельчить костный материал.

Кроме стандартных инструментов специалисты используют и ультразвуковые пьезоаппараты. Эти устройства оснащены различными насадками, которые повышают эффективность операции и снижают травматизм.

Применение аутогенных костных тканей — золотой стандарт аугментации, демонстрирующий наиболее предсказуемые результаты. Только собственная кость обладает остеокондукцией и остеоиндукцией и позволяет быстро протекать остеогенезу. Новые соединения получаются более качественными и дают маленький процент отторжения. Это объясняется отсутствием иммунного ответа со стороны организма пациента.

Минусы аутогенных остеопластических материалов:

• появление дополнительной операционной области;

• повышение риска инфицирования;

• возможность повреждения нервов;

• болезненное заживление ран, расположенных вне полости рта.

Еще один недостаток данного костного материала — значительная резорбция и сокращение объема в период после операции по трансплантации. Проблема решается совмещением аутогенных тканей с остеопластическими материалами.

Различают три вида аутотрансплантатов:

1. кортикальный;

2. губчатый;

3. губчато-кортикальный.

Губчатая кость лучше провоцирует остеогенез, чем кортикальная и губчато-кортикальная. Это объясняется высоким содержанием витальных клеток, способствующих скорейшему восстановлению костной ткани.

Аллогенные остеопластические материалы

Материал получают из трупной кости человека. Донорская ткань измельчается до 300–450 микрон, деминерализуется, лиолифилизуется, а иногда и обрабатывается гамма-лучами перед использованием. Деминерализация предполагает избавление от солей и минералов и придает субстрату эластичность. Лиофилизация подразумевает сушку остеопластического материала в условиях вакуума и холода.

По составу данные типы остеопластических материалов делятся:

• на нативные — структура костной ткани не изменена, содержание органических и минеральных компонентов однородно;

• деминерализованные — содержащие только органические компоненты;

• депротеинизированные — кристаллическая решетка гидроксиаппатита после вывода белка из строя, полностью минеральная костная ткань.

Аллогенные остеопластичекие материалы обладают следующими достоинствами:

• высокая адгезия с костной тканью пациента;

• уменьшение длительности операции;

• оптимальная для ускоренного остеогенеза пористость;

• атравматичное получение.

Минус использования такого донорского субстрата состоит в риске иммунного ответа. Результат может быть непредсказуемым.

Биологические (ксеногенные) остеопластические материалы

Биологическая или, как ее еще называют, ксеногенная костная ткань получается от донора-животного. Ее обрабатывают при высокой температуре и подвергают ферментному очищению. Это позволяет выполнить депротеинизацию и убрать клетки донора из остеопластического материала, уничтожив микрофлору. Цель очищения — сохранить структуру костной ткани, отделив ее от белка, который способен вызвать отторжение.

Ксеногенные остеопластические материалы, попадая в организм человека, частично рассасываются, успевая выполнить функцию синтеза.

Биологический субстрат получают из костей лошадей, свиней и коров. 

Лидер мирового рынка материалов материалов для костной и тканевой регенерации  — Bio-Oss. Это продукт компании Geistlich Biomaterials (Швейцария), эффективность которого подтверждена более 1000 научных исследований. В составе — минеральные компоненты бычей кости. Для разных клинических случаев производитель предлагает различные формы выпуска, объемы и размеры гранул. 

Достоинства Geistlich Bio-Oss:

• высокая гидрофильность;

• высокая адгезия;

• стабилизация кровяного сгустка;

• уникальная система микро и макропор;

• медленная резорбция;

• биологическое происхождение и тщательный отбор сырья;

• предсказуемая костная регенерация.

Особенности:

• для получения материала используется бычья кость из Австралии;

• высокий уровень проницаемости;

• сохранение трабекулярной, пористой архитектуры, которая дает возможность восстанавливать костную ткань человека.

Производитель выпускает также материал для наращивания костных тканей с коллагеном Geistlich Bio-Oss Collagen. Добавление коллагена способствует улучшению манипуляционных качеств, адгезии и моделирования. 

Кроме того, в ассортименте компании Geistlich представлены барьерные коллагеновые мембраны Bio-Gide и коллагеновые матриксы для аугментации мягких тканей Mucograft и Fibro-Gide.

Синтетические остеопластические материалы

Синтетические материалы для костной регенерации производят посредством инновационных технологий в химических лабораториях. Ученые 4 десятилетия изучают материалы, с помощью которых можно создать подходящую матрицу для будущей кости без вреда человеку. 

Достоинства синтетических материалов:

• биосовместимость;

• безопасность;

• доступность;

• малый риск осложнений;

Состав синтетических материалов:

• биостекло;

• трикальцийфосфат;

• хондроитин-сульфат;

• фосфат и сульфат кальция.

Последний по химическим характеристикам схож с компонентом натуральной костной ткани из гидроксиапатита. Такой состав позволяет использовать синтетический аналог как альтернативу аутогенным трансплантатам.

Мембраны для костной регенерации

Мембранами называют гибкие пластинки, устанавливаемые поверх костнозамещающего материала при НКР. Они выполняют следующие функции:

1. Предотвращение смещения костного аугментата и сохранение нужного объема в процессе образования новой костной ткани.

2. Барьерная. Мембраны не позволяют мягким тканям прорастать в область остеогенеза.

Мембраны способствуют решению различных задач хирургической стоматологии. Их используют не только для НКР, но и в целом для челюстно-лицевой хирургии. С их помощью реконструируют альвеолярный отросток, устраняют дефекты, проводят профилактику истончения альвеолярного отростка.

Две подгруппы мембран: нерезорбируемые и резорбируемые.

Первые со временем рассасываются, послужив барьером.  Они изготавливаются из разных материалов.

• Коллагеновые. Тонкие, пластичные, выполнены из свиного коллагена. Пример коллагеновых мембран: Geistlich Bio-Gide.

Достоинства коллагеновых мембран:

• высокая гидрофильность;

• эластичность и прочность;

•  высокая адгезия, которая позволяет приспосабливаться к очертаниям тканей;

• минимум противопоказаний;

• низкая вероятность отторжения;

• быстрый переход в соединительную ткань;

• быстрая резорбция (зависит от производителя);

• двустороннее использование.

• Синтетические. Материал, произведенный из полимера молочной либо полигликолевой и лимонной кислот. Его использование редко вызывает воспаление в области хирургического вмешательства. Резорбция происходит в среднем за 6 месяцев.

Нерезорбируемые мембраны играют ту же роль, что и резорбируемые. Поскольку они не биодеградируют (не рассасываются), их необходимо через определенное время удалять.

Плюс нерезорбируемых мембран заключается в высокой прочности, которая позволяет надежно фиксировать трансплантируемый костнозамещающий материал, когда требуется восстановить большой объем костной ткани, особенно по вертикали. 

Пример нерезорбируемых мембран — Cytoplast. Они пользуются высоким спросом у российских стоматологов. Они изготовлены из микропористого политетрафторэтилена (PTFE) и усилены титаном.

Функции нерезорбируемых мембран:

• предотвращение проникновения бактерий в область операции;

• облегчение абсорбции плазменных белков в процессе остеогенеза;

• защита тканей в зоне трансплантации посредством каркаса из титана;

• возможность подобрать оптимальный вариант для любого клинического случая.

Преимущества:

• простота использования и наращивания объема для образования новой кости;

• микропористость, которая увеличивает площадь соприкосновения и улучшает адгезию для клеточного крепления;

• малый размер микропор, который исключает бактериальную и клеточную инфильтрацию;

• проникновение в зону костной регенерации питательных веществ через мембранную ткань;

• простота фиксирования каркаса с помощью пинов и винтовых соединений;

• легкость удаления при небольшом разрезе.

Техника фиксации мембраны при НКР

При некоторых техниках НКР, мембраны необходимо фиксировать. Для этого применяются ударные пины, например, «Эндокарбон», а также безударные пины, например S&B, которые фиксируются с помощью осцилирующего наконечника.

Для удобства доктора в продаже есть комплекты для НКР - Sausage maker, которые включают в себя:

• пины;

• пинодержатель;

• кассету для пинов;

• резобируемую мембрану Bio-Gide.

Заключение

Чтобы правильно подобрать остеопластический материал, важно принять во внимание три фактора.

1. Доступность. Важно понимать, что аутогенный материал добыть сложно. Его подготовка и трансплантация имеет дополнительные риски. В случае серьезной атрофии челюсти материала требуется много. Удобнее и проще заказать готовый костный материал с  доставкой.

2. Стоимость. Кажется, что аутогенные материалы бесплатны, ведь их не нужно покупать. Однако получение субстрата кости человека требует времени, специальных знаний, инструментария, дополнительной медикаментозной терапии для восстановления.

3. Опыт врача + репутация клиники, где производят трансплантацию. Хирург должен знать, как работать с остеопластическим материалом. Для этого врачей направляют на обучение. Каждый костнозамещающий и мембранный материал для костной регенерации требует специальных навыков и знаний от стоматолога.