Львівський державний медичний університет

ім. Данила Галицького

ПОТАПЧУК

Анатолій Мефодійович

УДК 616.716.8-018-072-089.843

ЗАСТОСУВАННЯ КАЛЬЦІЙ-ФОСФАТНИХ КЕРАМІК ТА ЇХ КОМПОЗИТІВ ПРИ ЕНДОСАЛЬНІЙ ДЕНТАЛЬНІЙ ІМПЛАНТАЦІЇ

(експериментально-клінічне обґрунтування)

14.01.22 – Стоматологія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора медичних наук

Львів – 2000

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Ужгородському державному університеті Міністерства освіти і науки України.

Науковий консультант доктор медичних наук, професор Горзов Іван Петрович, завідувач курсу стоматології кафедри факультетської хірургії медичного факультету Ужгородського державного університету

Офіційні опоненти:

доктор медичних наук, професор Куцевляк Валерій Ісаєвич, завідувач кафедри стоматології дитячого віку Харківського державного медичного університету

доктор медичних наук, професор Тимофєєв Олексій Олександрович, завідувач кафедри щелепно-лицевої хірургії Київської медичної академії післядипломної освіти ім.П.Л.Шупика

доктор медичних наук, доцент Вовк Юрій Володимирович, завідувач кафедри хірургічної та ортопедичної стоматології факультету післядипломної освіти Львівського державного медичного університету ім. Данила Галицького

Провідна установа:

Українська медична стоматологічна академія МОЗ України, кафедра ортопедичної стоматології, м.Полтава

Захист відбудеться 10 листопада 2000 р. о 11 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.600.01 у Львівському державному медичному університеті ім.Данила Галицького (79010, м.Львів, вул.Пекарська 69)

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Львівського державного медичного університету ім.Данила Галицького (79000, м.Львів, вул.Січових Стрільців 6)

Автореферат розісланий 9 листопада 2000 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Чуклін С.М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Потреба в зубному протезуванні населення України віком 42-70 років складає 46-52% (Неспрядько В.П., 1997; Павленко О.В., 1998). Тому проблема реабілітації хворих із дефектами зубних рядів з використанням дентальних імплантатів на відміну від традиційних методів є актуальною (Лось В.В., 1985; Тесленко А.І., 1992; Куцевляк М.І., Онищенко В.С., 1996, 1998; Вовк Ю.В., 1996; Макеєв В.Ф., 1996; Коваленко А.Ф., 1996; Неспрядько В.П., 1999). В останні 15 років імплантологія займає певне місце в практичній стоматології. Її розвиток став можливим завдяки досягненням у галузі матеріалознавства, біомеханіки, техніки та технологій нанесення покрить, а також результатам вивчення складних закономірностей біологічної взаємодії імплантатів з оточуючими тканинами (Yaughn B.K. et al., 1992; Алимпиев С.С., 1996; Воложин А.І., 1996; Шаркань Й.П., Потапчук А.М., 1997; Zyman Z., 1998 та інш.).

В Україні ще нема вітчизняної сертифікованої імплантаційної системи. Проте, проводяться експерименти та пошуки налагодження випуску імплантатів з біологічно інертних матеріалів - сапфірових, титанових та керамічних (Лось В.В., 1985; Бессонов В.И., Литвинов Л.А., 1992; Насер Б., 1996; Панайоті К.К., 1997; Куцевляк В.І., 1998).

У зв’язку з тим, що фізико-механічні властивості біоактивних матеріалів у чистому вигляді неспроможні витримувати функціональні навантаження, які несе імплантат, у практиці світової імплантології зростає зацікавленість імплантатами з біоактивним покриттям (Klein C.P., 1991; Golec T.S., 1992; Штурмінський В.Г., 1997; Гризодуб В.І., 1997; Кушнір Н.В., 1998; Burgess A.V., 1999). Проводяться фундаментальні дослідження їх складної біологічної „поведінки” (Воложин А.І., 1996; Potapchuk A.M., 1997; Hansson S., 1999; Бадалян В.А., Рябухина Н.А., 2000), впливу на репаративні процеси та їх інтеграцію з тканинами організму (Spector M., 1990; Григорьян А.С., 1996 та інш.). Як альтернатива до кісткових (авто- та алогенних) трансплантатів (Ломницький І.Я., 1996; Von Arx T. et al., 1999), зросла зацікавленість такими біоактивними матеріалами та їх композитами зі зв’язуючими субстанціями для контурної кісткової пластики (Безруков В.М., 1996; Дубок В.А. Ульянчич Н.В., 1998; Тимофєєв А.А., 1998, 2000), у приготуванні та на хірургічному етапі ендосальної дентальної імплантації, як матеріалу для керованої регенерації та стимуляції остеогенезу (Назаров С.Б., 1991; Зуев В.П., Панкратов А.С., 1996; Готь І.М., Нетлюх Л.В., 1997; Lorenzoni M., 1998; Маланчук В.Д., 1998; Угрин М.М., 1999).

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Фрагменти роботи виконані в рамках науково-дослідних тем Ужгородського державного університету:

·

·

·

Мета і задачі дослідження. Підвищити ефективність лікування хворих із частковими дефектами зубних рядів та повною вторинною адентією з використанням ендосальних імплантатів з градієнтним біоактивним покриттям на основі вивчення процесів регенеративного остеогенезу та їх остеоінтеграції в поєднанні з композиційними сполуками на основі вітчизняного гідроксиапатиту “КЕРГАП” та біологічно активних субстанцій у приготуванні та на хірургічному етапі імплантації.

Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити наступні завдання:

1.

2.

3.

4.

5.

Об’єкт дослідження – ендосальна дентальна імплантація у хворих з частковими дефектами зубних рядів та з повною вторинною адентією.

Предмет дослідження - кальцій-фосфатні кераміки “КЕРГАП”, композиційні сполуки на їх основі та імплантати з градієнтним біоактивним керамічним покриттям.

Методи дослідження – на експериментальному етапі досліджень -цитологічні, морфологічні, морфометричні, біохімічні, біомеханічні, рентгеноструктурні, фізико-механічні; на клінічному етапі досліджень - клінічні, рентгенологічні, клініко-інструментальні, функціональні.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше було розроблено зубні імплантати з градієнтним біоактивним керамічним покриттям плазмовим методом з використанням біоактивної гідроксиапатитної та інертної алюмооксидної кераміки із заданим неоднорідним розподілом цих компонентів за товщиною, що забезпечує утворення дендритної структури змінної пористості ендосальної частини імплантата у відповідності зі зміною пружно-еластичних властивостей кістки в напрямку від кортикальної до губчастого шару.

Вперше проведено порівняльний аналіз перебігу репаративних процесів навколо імплантатів з різним біоактивним покриттям (суміш керамік, двошарове та градієнтне). Методами комплексного рентгенологічного, морфологічного та біомеханічного дослідження доведено, що між імплантатами з досліджуваними покриттями формується активна зона з різним ступенем остеоінтеграції та проростанням кісткової тканини в матеріал покриття. Цей процес був чіткішим навколо імплантатів з градієнтним біоактивним покриттям без занурювання епітелію між кісткою та покриттям. Вперше встановлено, що на межі біоактивне покриття-кістка утворюється „зв’язуюча реактивна зона”, яка забезпечує на ранніх етапах імплантації формування кістково-керамічного блоку.

Вперше представлено відомості про відсутність цитотоксичної дії розроблених імплантатів у культурі клітин кісткового мозку та скелетогенної мезенхіми.

Вперше запропоновано композиційні сполуки на основі вітчизняного гранулярного гідроксиапатиту „КЕРГАП” та біологічно активних речовин – фібринового клею, хонсуріду, хондроітинсульфату та йоддицерину із заданими властивостями. Встановлено, що використання вказаних композиційних сполук стимулює новоутворення кісткової тканини в місці імплантації, а біодеградація гідроксиапатиту перебігає синхронно з процесами новоутворення кісткової тканини. Остеобласти та остеокласти розташовуються поблизу та безпосередньо на матеріалі композиції. Поряд з остеокластичною резорбцією проходить розсмоктування керамічного матеріалу макрофагами. Перебіг процесу новоутворення кісткової тканини був активнішим при використанні композиційної сполуки з гідроксиапатиту та хонсуріду. При цьому ми спостерігали високу щільність кісткової тканини в зоні дефекту.

Удосконалено методику дентальної імплантації при атрофії альвеолярного відростка з використанням для наступного ремоделювання альвеолярного гребня композиційних сполук на підставі гідроксиапатиту та різних зв’язуючих субстанцій разом з бар’єрними мембранами.

Доведено перспективність використання композиційних сполук з вираженими антибактеріальними властивостями на основі гідроксиапатиту, хондроітинсульфату та йоддицерину для пластики нагноєних порожнистих кісткових дефектів.

Доведено, що функціональна ефективність іммедіат-імплантації дає можливість скоротити терміни естетичного ортопедичного лікування хворих із дефектами зубних рядів фронтальної ділянки.

Практичне значення одержаних результатів. Опрацьована технологія нанесення градієнтних біоактивних керамічних покрить на металеві імплантати має велике значення для практичної імплантології. Одержані результати експериментальних, функціональних та клінічних досліджень є основою для розробки принципово нової прогресивної вітчизняної імплантаційної системи (патент України №17590А).

Виготовлені композиційні сполуки на основі гідроксиапатиту „КЕРГАП” з біологічно активними речовинами та бар’єрними мембранами можуть бути рекомендовані для широкого використання в практичній стоматології при остеопластиці кісткових дефектів щелеп та для направленої кісткової регенерації при периімплантитах III-IV класів та іммедіат-імплантації.

Особистий внесок здобувача. Дисертаційна робота є самостійним особистим завершеним дослідженням. Автор самостійно здійснив пошук та аналіз наукової літератури за темою дослідження, опрацював та самостійно провів експериментальні та клінічні дослідження і спостереження. Гістологічні препарати консультував професор Харківського Інституту травматології та ортопедії Дедух Н.В.. Фізико-механічні дослідження та опрацювання технологій проводилися сумісно з к.ф.-м.н., доцентом Шаркань Й.П. у лабораторії НДІХФТТ УжДУ. В окремих клінічних випадках консультації з питань імплантації надавав доцент Вайдович І. (Медичний університет, Сегед, Угорщина). Опрацювання, аналіз та інтерпретація отриманих результатів експериментальних, клініко-лабораторних і функціональних досліджень автор провів самостійно.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи викладено і обговорено на засіданнях асоціації стоматологів Закарпатської області (1997, 1998, 1999), на кафедрі факультетської хірургії медичного факультету УжДУ, міжнародній міжрегіональній конференції (Байа Маре, Румунія, 1997), міжнародному конгресі з дентальної імплантології (Сегед, Угорщина, 1997), Всеукраїнській науковій конференції з проблем ортопедії-травматології, присвяченій 100-річчю з дня народження Новаченка М.П. (Харків, 1998), міжнародній науково-практичній конференції „Актуальні проблеми стоматологічної імплантації” (Львів, 1998, 1999), міжнародної конференції Угорської академії наук (Ніредьгаза, Угорщина, 1999), міжнародній конференції „Перспективні матеріали” (Київ, 1999), міжнародній конференції „Донори охорони здоров’я України” (Київ, 1999).

Публікації. Результати досліджень, які є фрагментами дисертації, опубліковано в 35 працях, зокрема, у двох монографіях, у 19 журнальних статтях, у 10 збірниках наукових праць і матеріалах з’їздів і конференцій. Отримано 2 патенти України, 2 рішення про видачу патенту.

Структура і обсяг дисертації. Робота викладена на 322 сторінках машинописного тексту, який складається з вступу, 8 розділів, висновків, списку використаної літератури (311 джерел), 6 додатків. Роботу ілюструють 110 рисунків, 29 таблиць.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріал і методи дослідження. В основу роботи покладено експериментальні дослідження, проведені на 76 кроликах породи Шиншила та 165 щурах лінії Вістар, а також клінічні дослідження - у 96 хворих із частковими дефектами зубних рядів та повною вторинною адентією. На тваринах вивчали перебудову кісткової тканини навколо імплантата з різним видом покриття (суміш керамік, двошарове, градієнтне) на кролях у 7 серіях експерименту.

У двох серіях експериментів з титановими імплантатами з градієнтним біоактивним покриттям було проведено моделювання одно- та двохетапної методики імплантації з метою порівняльного вивчення їх остеоінтеграції. В одній серії експерименту проведено моделювання іммедіат-імплантації титанового імплантата з градієнтним біокерамічним покриттям та композиційною сполукою в альвеолі видаленого зуба нижньої щелепи. Вивчення властивостей композиційних сполук на основі гідроксиапатиту та фібринового клею Біоадгезив”, хондроітинсульфату, хонсуріду, глюкозаміну, йоддицерину ми проводили при заповненні дефекту розміром 2х4 мм в дистальному метафізі стегнової кістки в 5 серіях експерименту.

Після проведення експериментів з композиційними сполуками було одержано відомості про перебудову кісткової тканини при пластиці кісткових дефектів композиційними сполуками з хонсурідом, хондроітинсульфатом та глюкозаміном, яка була аналогічною. У зв’язку з цим для оцінки перебудови композиційних сполук в альвеолі видаленого зуба, за зв’язуючу субстанцію було взято хонсурід.

Використовувався гідроксиапатит, розроблений Київським інститутом матеріалознавства АН України, параметри якого відповідають міжнародним стандартам ASTMF 1185-88 й ASTMF-1088-87. Наказ МОЗ України від 28.08.96 №269 дозволяє використовувати ГА у медицині.

Методи дослідження. Виходячи з того, що обов‘язковою умовою використання матеріалів для імплантації in vivo є їх повна нешкідливість, використано експрес-метод визначення токсичності – метод культури клітин. Досліджено стан клітин кісткового мозку (як обов’язковий компонент мікрооточення імплантатів у губчастій кістці) й клітин скелетогенної мезенхіми зачатків кінцівок (попередники кісткової тканини).

Для оцінки впливу імплантатів і керамічних композиційних матеріалів на перебудову кісткової тканини і на метаболічні показники загального стану тварин використовувалися методи дослідження: цитологічні (ультраструктурна регенерація клітин у зоні регенерату вивчалася за допомогою електронного мікроскопу ЕМВ-100 БР), гістологічні, морфометричні (за методикою Автанділова Г.Г.), біохімічні (лужна фосфатаза, загальний білок, сіалові кислоти, холестерин, ліпопротеїди, АлТ, АсТ, сечовина, кальцій та фосфор з використанням стандартизованих й уніфікованих методів) і біомеханічні (вивчення міцності кріплення імплантата в кістці за допомогою розривної машини FR-10). Мінеральний склад кістки в умовах імплантації штифтів з керамічними покриттями визначено методом емісійного спектрального аналізу (СЕ-1).

Клінічні методи. Ми провели клінічні обстеження 96 хворих із порожнистими, крайовими та щілинними дефектами щелеп у процесі приготування та на етапі дентальної імплантації з використанням композиційних сполук із заданими властивостями на основі ГА та зв’язуючих субстанцій (фібриновий клей, хондроітинсульфат, йоддицерин). Характеристику та поділ хворих представлено в табл.1.

Зважаючи на те, що дентальна імплантація є плановою операцією, в усіх хворих ми проводили передопераційне обстеження з глибоким вивченням анамнезу, загального клінічного стану та стоматологічного статусу. При наявності соматичної патології проводили консультації з лікарями вузької спеціалізації - терапевтом, ендокринологом, гематологом та інш. Враховуючи, що Закарпаття належить до ендемічного по зобу регіону, а саме - дефіцит йоду високу частоту прихованої дисфункції щитоподібної залози, наслідки якої можуть суттєво вплинути на перебіг остеоінтеграційних процесів дентальних імплантатів, - ми всіх потенційних пацієнтів для дентальної імплантації обстежували з ендокринологом: визначали рівні тиреотропного гормону (ТТГ), тироксину (Т4) та трийодтироніну (Т3) радіоімунологічним методом; кількість Т-розеткоутворюючих лімфоцитів (Т-РУЛ) за Jondal, гелперну та супресорну активність з обчисленням імуннорегуляційного індексу за Желтвай В.В.

Таблиця 1

Характеристика хворих після дентальної імплантації

з використанням композиційних сполук на основі гідроксиапатиту та імплантатів з градієнтним біоактивним покриттям

Захворювання | Вік (роки) | Стать | Разом

17-21 | 22-35 | 36-45 | 46-62 | Чол. | Жін.

Радикулярна

кіста | 6 | 8 | 2 | 5 | 11 | 10 | 21

Хронічний пародонтит | 2 | 4 | 1 | 6 | 1 | 7

Альвеоли видалених зубів | 6 | 10 | 1 | 8 | 9 | 17

Іммедіат-імплантація | 9 | 3 | 2 | 8 | 6 | 14

Часткова та повна вторинна адентія | 8 | 21 | 8 | 21 | 16 | 37

Разом | 14 | 39 | 28 | 15 | 54 | 42 | 96

У всіх пацієнтів проводили панорамне рентгенологічне обстеження зубо-щелепної системи за допомогою рентгенівського апарату Cranex-DC фірми Soredex (Фінляндія) та прицільну внутрішньоротову рентгенографію ділянки кісткової тканини місця імплантації для вивчення її структури та щільності за допомогою скенуючої системи Digora фірми Soredex-Finndent (Фінляндія). Контрольну рентгенографію проводили через 6 місяців та 1, 2, 3, 4 роки після імплантації. Статистика успішності імплантації переважно базується на рентгенологічних вимірюваннях, при цьому сам імплантат використовується як внутрішній стандарт. Горизонтальну та вертикальну втрату кістки визначали методом вимірювання кутів (Spiekermann H., 1995).

Функціональну ефективність імплантації оцінювали комплексно, за критеріями, наведеними нижче.

Критерії успішності імплантації

Параметр |

NIH Consensus Conference 1978 | Albrektsson et al., 1986; Smith and Zarb, 1989 | Пропозиція

Spiekermann H., 1995

Рухливість | Рухливість менше 1 мм у всіх напрямках | Імплантат без шини клінічно нерухомий | Імплантат без шини стійкий, рівень рухливості не >0; значення періотесту від –8 до +10

Рентгенографія | Вертикальна втрата кістки менше 1/3 довжини імплантата | Немає периімплантат-ного прояснення, се-редня щорічна втрата кістки після першого року після операції <0,2 мм | Немає периімплантат-ного прояснення, вер-тикальна втрата кіст-ки не >4 мм при двох успішних контроль-них оглядах

Додаткові критерії | Запалення ясен, яке піддається лікуванню. Немає симптомів інфі-кування, парестезії або анестезії внаслі-док пошкодження нерва, немає пошкод-ження максилярного або назального сину-сів | Немає болю, інфіку-вання, невропатії, пар-естезії або пошкод-ження нервового ка-налу; естетично задо-вільна протезна реабі-літація | Немає пошкодження нервів, назального та максилярного синусів. Глибина периімплан-татної кишені меді-ально, дистально, бук-кально та орально не перевищує 5 мм при 2 успішних контроль-них оглядах

Мінімальний рі-вень успішності | 75% через 5 років. | 85% через 5 років, 80% через 10 років | 85% через 5 років, 80% через 10 років

Стан гігієни порожнини рота оцінювали за допомогою пародонтальних та гігієнічних індексів. З метою детальної оцінки периімплантатних тканин визначали ряд показників (індекс налету „plaque” за Mombelli А., 1987 та інш.).

Дослідження стану гемодинаміки пародонту при іммедіат-імплантації проведено за допомогою реографічної приставки 4РГ-1. Реограми реєстрували на 8-канальному електроенцефалографі фірми Medicor (Угорщина) при швидкості 25 мм/сек. Дослідження проводили за стандартною методикою в модифікації, при цьому в якості одного із електродів використовували сам імплантат.

Динаміку репаративної регенерації навколо дентальних імплантатів вивчали методом звукової остеометрії, який особливо інформативний на ранніх стадіях остеорепаративних процесів, за допомогою приладу Ехоостеометр ЭОМ-01-Ц методикою абсолютних вимірювань за Светловським А.А. (1991).

Рухливість дентальних імплантатів визначали за авторською методикою з допомогою волоконно-оптичного датчика переміщення, який реєструє зміну амплітуди оптичного сигналу при зміщенні зуба під впливом дозованого навантаження.

Віддалені результати ортопедичного лікування хворих (4 роки) з опорою на дентальних імплантатах оцінювали за критеріями успішності імплантації (Spiekermann H., 1995).

В окремих випадках проведено комп’ютерну томографію місця імплантації за допомогою томографа Somatom–DR з метою вивчення анатомічних структур щелеп (розміщення мандибулярного каналу, дна верхньощелепного синуса та грушоподібної порожнини, товщини кісткової тканини та зміни її щільності від кортикальної до губчастої кістки). Ці параметри враховувалися в процесі планування оперативного втручання та при виготовленні імплантата.

Статистичне опрацювання одержаних результатів проводили за допомогою стандартних методів варіаційної статистики. Для порівняння результатів дослідження різних груп вірогідність відмінностей показників визначали за критерієм Ст’юдента. Достовірною вважали ймовірність помилки менше 5% (P<0,05).

Результати досліджень та їх обговорення. В експерименті на 165 щурах ми вивчали перебудову кісткової тканини при використанні для пластики дефектів композиційних сполук на основі гранулярних форм біоактивної кераміки (гідроксиапатиту) та різних біоактивних речовин - хондроітинсульфат, хонсурід, глюкозамін, фібриновий клей „Біоадгезив” та йоддицерин.

Результати досліджень засвідчили, що при використанні композиційної сполуки з фібрином не вдалося одержати вираженої переваги у темпах репаративної регенерації кісткової тканини порівняно з контролем. Значне прискорення процесу остеорепарації та виражену остеоінтеграцію з гранулами кераміки ми спостерігали в експериментах із композиційними сполуками на основі хондроітинсульфату, глюкозаміну та хонсуріду. У дефекті відзначено не тільки прискорення темпів остеорепарації, а й збільшення площі новоутвореної кісткової тканини відносно контролю та дослідної серії з фібрином. Позитивним було те, що над зоною дефекту в метафізі (у дослідних групах тварин) формувалася компактна кістка. Альвеола видаленого зуба на 30 добу була заповнена новоутвореною пластинчастою кісткою, яка щільно оточувала гранули кераміки.

При пластиці кісткового дефекту композиційною сполукою на основі гранул гідроксиапатиту та йоддицерину площа новоутвореної кісткової тканини в зоні дефекту (21,91,8 ум.од.) не відрізняється від дослідних груп із хонсурідом, хондроітинсульфатом та глюкозаміном, але була в 1,5 рази більшою, ніж у дослідної групи з фібрином та в 1,7 рази – ніж у контролі. Важливо зауважити, що протягом усього терміну експерименту не було відзначено явищ запалення, що вірогідно відрізняє цю сполуку від інших, при яких спостерігають незначну запальну реакцію на 7 добу.

Одержані результати є експериментально-теоретичним обґрунтуванням можливості використання вказаних композиційних сполук для оптимізації репаративної регенерації кісткового дефекта, об’єктивно підтверджують їх перевагу, ефективність і доцільність застосування для пластики післяопераційних дефектів (та дефектів різного генезу) в щелепах та для стабілізації імплантатів.

Порівняльні мікробіологічні дослідження бактерицидних властивостей лінкоміцину та йоддицерину показали, що обидва антимікробні препарати активно діють на більшість досліджуваних у цій роботі культур мікроорганізмів. Бактерицидні дози йоддицерину є вищими, ніж летальні для мікроорганізмів дози лінкоміцину. Антимікробний ефект йоддицерину або лінкоміцину не зменшується при включенні їх у композицію з хонсурідом та гідроксиапатитом. Важливо зазначити, що йоддицерин має вищу швидкість дифузії в агарове середовище і вона не зменшується при поєднанні цього препарату з гідроксиапатитом та хонсурідом.

Виражені остеорепаративні та остеоінтегративні процеси, зниження запальної реакції та антимікробні властивості при використанні вказаних композиційних матеріалів дозволяють рекомендувати їх у практичну стоматологію.

Ми розробили метод отримання нових біосумісних градієнтних за товщиною покриттів на титанових підкладках. Суть цього методу полягає в нанесенні покриття плазмовим способом з наперед заданою подачею порошків обох компонентів (Аl2О3 та гідроксиапатит) у процесі нанесення.

Показано, що отримані градієнтні покриття є сумішшю кристалітів Аl2О3 та гідроксиапатиту, концентрації яких змінюються з товщиною, причому для таких покрить практично відсутня аморфна фаза гідроксиапатиту. Проведено дослідження топології поверхні та поперечного перерізу градієнтних покрить на основі Аl2О3-ГА, в яких вивчено розподіл хімічного складу за товщиною та визначено, що в процесі отримання покрить відсутня хімічна взаємодія між ними.

Отримані результати засвідчують: регулюючи розподіл вихідних компонентів за товщиною покриття, можна отримувати бажаний фазовий склад і величину кристалітів у біосумісних покриттях. У процесі травлення розчинах, які імітують фізіологічний, в одержаних покриттях утворюються пори, які мають дендритну структуру, діаметр яких збільшується в напрямку до поверхні покриття. Результати вивчення механічних властивостей одержаних покрить вказують на цілковиту придатність їх для використання в медицині, зокрема в стоматології.

Нанесення композицiйної шару на iмплантат у виглядi неоднорiдного розподiлу кожного з компонентiв (керамiчного та бiореактивного) зумовлено тим, що в процесi остеоiнтеграцiї запропонованого iмплантата проходить закономiрне фiзiологiчне розсмоктування бiореактивного компонента. Це приводить до утворення дендритної структури змiнної пористостi вздовж його ендосальної частини, вiдповiдно до змiни пружно-еластичних властивостей кiстки в напрямі вiд кортикальної до губчастого шару. Водночас це значно покращує ретенцiю, збiльшує площу дотику iмплантата з новоутвореною кiсткою, сприяє рiвномiрному перерозподiлу жувального тиску в системi iмплантат-кiстка, пiдвищує його бiомеханiчнi властивостi.

Вивчення розподілу напруг навколо імплантатів різної форми та конструкції при дозованих навантаженнях із використанням математичної моделі та методу фотопружності дозволило оптимізувати конструкцію імплантата з градієнтним біоактивним керамічним покриттям, яке краще задовольняє критерії успішності імплантації.

Враховуючи важливість розуміння та практичну значимість впливу остеоінтеграції на віддалені результати дентальної імплантації, ми провели експериментальні дослідження запропонованого нашого дентального імплантата з градієнтним біоактивним керамічним покриттям (патент України №17590А) та вивчили в порівняльному аспекті динаміку остеорепаративних процесів кісткової тканини навколо імплантатів з різним біокерамічним покриттям на 76 кроликах у 7 серіях. Дослідження проведено на 14, 30, 90 та 180 добу після імплантації.

Встановлено, що перебудова кісткової тканини поблизу імплантатів з різним покриттям має спільні риси та відмінні особливості. Навколо імплантатів з усіма типами покриття формується кісткова тканина, яка інтегрує з керамічним матеріалом. Проте процес формування кісткової тканини при застосуванні різного покриття був різним. Отож, початкові вияви остеогенезу в більш ранні терміни відзначено навколо градієнтного та двошарового покриття. При цьому довжина безпосереднього контакту новоутвореної кісткової тканини та матеріалу покриття завжди була найбільшою в імплантатів з градієнтним покриттям, а найменшою при покритті сумішшю керамік, що свідчить про найбільше виражену остеоінтеграцію імплантатів з градієнтним покриттям (рис.1).

Рис.1. Співвідношення площі поверхні імплантата і контактуючої кістки (у %).

Морфологічними дослідженнями було встановлено, що навколо градієнтного біоактивного покриття новоутворена кісткова тканина не тільки прилягає до імплантата, але й проростає у мікропори покриття. У зв’язку з цим, виникла необхідність вивчення щільності контакту імплантат-кістка, залежно від виду покриття. Для цього ми провели біомеханічні дослідження. На підставі одержаних результатів встановлено, що на 90 добу експерименту значення сили розриву для імплантатів з двошаровим, сумішшю керамік та градієнтним покриттям було вищим в 1,3, 1,4 та 1,7 разів, порівняно з титаном без покриття (рис.2).

Рис.2. Силові показники (Н) розриву контакту між кісткою та імплантатами з різними покриттями.

Весь комплекс виконаних експериментальних досліджень дозволив нам сформулювати концептуальну модель зв’язуючої реактивної зони між керамікою та кістковою тканиною, формування якої проходило тільки для градієнтного та двошарового покриття, тобто для тих покрить, які мали у своєму складі біоактивну кераміку - гідроксиапатит. Зв’язуюча реактивна зона - це ділянка активного перебігу процесів регенерації кістки і резорбції керамічного матеріалу, яка подібна до резорбції кісткової тканини тому, що біодеградація гідроксиапатиту відбувається не тільки хімічним шляхом, але й за допомогою остеокластів, які безпосередньо контактують з керамічним матеріалом. Макрофаги кумулюють частинки кераміки. Крім того, у цій зоні відбуваються процеси новоутворення кісткової тканини шляхом біосинтезу остеобластами макромолекул, формування в мікрооточенні клітин колагенових фібрил та їх мінералізація.

Поблизу імплантатів з покриттям сумішшю алюмооксидної та гідроксиапатитної кераміки зв’язуюча реактивна зона та ділянки остеоінтеграції були значно меншими. На значних територіях покриття сформувався непрямий контакт з кісткою, завдяки утворенню колагенової сполучної тканини.

Встановлено, що динаміка перебудови кістки альвеолярного гребеня навколо імплантата була подібною до серії експериментів з імплантацією в метафіз стегнової кістки. Це вказує на те, що вибрана модель є об’єктивним критерієм при оцінці імплантаційного матеріалу.

При розташуванні імплантата над рівнем альвеолярного гребеня та під слизовою оболонкою ні в першому, ні в другому випадку не було зафіксовано занурювання епітелію. Епітелій проникав у пори покриття. У місцях контакту не спостерігалося резорбції покриття.

Доведено, що у випадку додаткового застосування гранул кераміки при імплантації штифтів в альвеолу зуба між гранулами кераміки та матеріалом покриття формується кісткова тканина, яка щільно прилягає до імплантата, що забезпечує його стабільність.

Аналіз деяких біохімічних показників сироватки крові на 14, 30 та 90 добу після операції показав, що після імплантації в кісткову тканину стегнової кістки титанових імплантатів з градієнтним покриттям проходить реакція організму, яку можна розглядати як реактивну на оперативне втручання, з нормалізацією біохімічних показників уже через 30 днів. Стабільний метаболічний стан тварин зберігався і через 3 місяці. Досягнені результати свідчать про те, що пересадження титанових імплантатів з градієнтним покриттям не приводить до метаболічних порушень в експериментальних тварин.

Вивчення цитотоксичності імплантатів з керамічним покриттям засвідчило, що зростання клітин кісткового мозку та скелетогенної мезенхіми in vitro при розміщенні імплантатів з покриттями в культуральному середовищі подібне до зростання клітин у контролі. Таким чином, керамічні матеріали (гідроксиапатитна та алюмооксидна кераміки), з яких виготовлено покриття імплантатів, як і титан, не мають токсичної дії на кістковий мозок та скелетогенну мезенхіму.

Результати всього комплексу експериментальних досліджень дозволили встановити що керамічні покриття відрізняються за рівнем остеоінтеграції. Це обумовлено характером формування зв’язуючої зони, а також термінами формування кісткової тканини.

В експериментальних дослідженнях ми обґрунтовали можливість селективного використання вказаних композиційних сполук для оптимізації репаративного остеогенезу кісткових дефектів, об’єктивно підтвердили їх перевагу, ефективність та доцільність застосування для пластики післяопераційних порожнистих та крайових кісткових дефектів при дентальній імплантації. Виражені остеорепаративні та остеоінтегративні процеси, зниження запальної реакції та антимікробні властивості при використанні вказаних композиційних сполук дозволили нам рекомендувати їх для використання в клініці.

Композиційні сполуки, які ми застосували в 45 хворих із радикулярними кістами, при заповненні альвеол після видалення зубів чи для контурної пластики альвеолярного гребеня на етапі дентальної імплантації засвідчили, що запропоновані наші композиційні сполуки на основі гідроксиапатиту „КЕРГАП” зі зв’язуючими субстанціями (фібриновий клей, хондроітинсульфат, йоддицерин) мають виражені остеоіндуктивні та антимікробні властивості. Заповнення ними альвеол після видалених зубів прискорює репаративну регенерацію кістки, попереджає післяопераційні ускладнення й атрофію альвеолярного гребеня. Це покращує умови для дентальної імплантації та наступного ортопедичного лікування.

Відзначено ефективність застосування композицій з антимікробними властивостями при кістковій пластиці в процесі дентальної імплантації при пародонтиті.

Атрофічні процеси в альвеолярній кістці, які виникають після втрати зубів, особливо у фронтальній ділянці зубного ряду, створюють труднощі для дентальної імплантації. Це пов’язано з втратою певного обсягу кістки, що може вплинути на успішність самої імплантації та створити певну складність для подальшого естетичного протезування. Тому на хірургічному етапі дентальної імплантації ми проводили одночасне ремоделювання альвеолярного гребеня, використовуючи для цього композиційні сполуки на основі гідроксиапатиту із застосуванням біодеградуючих мембран Lioplant за технологією спрямованої кісткової регенерації GBR.

Lioplant – чистий колаген у вигляді еластичної тканиноподібної пластинки, виготовлений з перикарду телят. Матеріал зберігає крихку сітчасту фіброзну структуру, яка забезпечує ідеальні умови для загоєння і повільно біодеградує протягом 1-3 місяців.

Композиційні сполуки на основі гідроксиапатиту, хондроітинсульфату та фібринового клею „Біоадгезив” (рішення про видачу патенту №99007391) ми використали при дентальній імплантації із застосуванням оперативної методики „Sinus-Lift” (Tatum H.Jr., 1986) при вираженій атрофії альвеолярного відростка верхньої щелепи в тих випадках, коли віддаль від вершини гребеня альвеолярного відростка до дна верхньощелепного синуса складала 6-8 мм (рис.3).

Рис.3. Схема оперативної методики (А – альвеолярний відросток верхньої щелепи, Б – кістково-слизовий клапоть дна верхньощелепового синусу, В – створена порожнина заповнена твердіючою композицією, Г – імплантат).

Результати клінічних спостережень показали, що постімплантаційні хворі не відзначали ознак запалення верхньощелепного синуса. Рентгенологічно вже через 4 місяці навколо імплантата спостерігали формування зрілої кісткової тканини без ознак резорбції та деструкції. Через 6 місяців після операції в ділянці виступаючої в синус частини імплантата сформувалася кісткова тканина, яка не відрізнялася від здорових кісток верхньої щелепи. Результати наших клінічних спостережень дозволяють погодитися з думкою Tatum H.Jr. (1986), Параскевича Л.В. (1992), Лосева Ф.Ф. (2000), які вважають, що пенетрація верхньощелепного синуса титановими імплантатами не спричиняє побічних явищ, імплантати здатні витримувати жувальне навантаження. На нашу думку, використання імплантатів з градієнтним біоактивним керамічним покриттям і твердіючої композиційної сполуки на основі гідроксиапатиту, хондроітинсульфату та фібринового клею „Біоадгезив” у хірургічній методиці з підняттям дна верхньощелепного синуса є достатньо ефективним та безпечним, що суттєво розширює показання до дентальної імплантації.

Іммедіат-імплантацію ми провели в 14 хворих безпосередньо після видалення зубів або їх коренів за різними показаннями, в основному з приводу перелому або руйнування коренів зуба нижче ясенного краю, коли стало неможливим відтворення їх куксовими штифтовими вкладками. Застосовано імплантати двох типів – стандартний гвинтовий та біодизайн-імплантати власної конструкції з градієнтним біоактивним керамічним покриттям. Для медикаментозного забезпечення хірургічного етапу імплантації ми використовували твердіючу композиційну сполуку для кісткової пластики (гідроксиапатит, хондроітинсульфат, фібриновий клей), яка має здатність оптимізувати репаративні процеси навколо імплантата та посилює його первинну імобілізацію. У випадку деструктивних змін у периапікальних тканинах після некроостеотомії дно альвеоли ми виповнювали композиційною сполукою з вираженою протизапальною та антимікробною дією (гідроксиапатит, хондроітинсульфат, йоддицерин). Маргінальний край імплантата завжди покривали бар’єрною мембраною Lioplant.

Наші клінічні спостереження показали, що успішність іммедіат-імплантації забезпечується при дотриманні певних умов. Отож, передовсім, апікальна частина імплантата повинна досягати стабільності і мати не менше 4 мм вертикального периімплантатного контакту з кісткою завдяки приготуванню альвеолярного ложа. Для прискорення остеоінтеграційних процесів щілинний дефект між поверхнею імплантата та кістковою стінкою альвеоли необхідно виповнювати композиційною сполукою на основі гідроксиапатиту, покриваючи його біодеградуючою бар’єрною мембраною типу „Lioplant”. З естетичних міркувань і з метою попередження будь-якого зміщення імплантата або мембрани необережним або випадковим навантаженням, крайовий кінець імплантата потрібно локалізувати приблизно на 1 мм нижче альвеолярного гребеня. Бар’єрну мембрану необхідно накладати так, щоб вона покривала на 3 мм межу дефекту, і м’які тканини повинні повністю закривати її. Співставлення індексових параметрів реопародонтограм при дозованих функціональних навантаженнях дозволяє зробити висновок, що в період до 6 місяців проходить відновлення порушеного пропорційно збалансованого кровообігу в пародонті, вказуючи на збережений компенсаторний механізм кров’яного русла альвеолярного відростка. Результати клінічних досліджень показали, що в 93% випадків іммедіат-імплантати були нерухомі, не спостерігалося периімплантатної патології. Рентгенологічно горизонтальна резорбція протягом першого року складала 0,800,03 мм, не відзначили вертикальної деструкції кістки в крайовій частині імплантата, глибинна проба складала 1,20,3 мм.

Встановлено також, що важливу роль в успішній імплантації в цілому грає передімплантаційне приготування хворих та заходи, які впливають на перебіг післяопераційного періоду.

З метою оптимізації функції щитоподібної залози та корекції імунологічного статусу всім хворим у передімплантаційний та імплантаційний період призначали препарати йоду (антиструмін), а також контрольоване вживання йодованої-фторованої кухонної солі у вигляді харчових домішок (патент України №17393А „Харчова поварена сіль”).

Хворим з вираженою дисфункцією щитоподібної залози, після узгодження з ендокринологом, призначали L-тироксин у дозі 50-100 мкг у вигляді одноразового вживання протягом 3 місяців передімплантаційного періоду та для стабілізації результатів корекції на період остеоінтеграції дентальних імплантатів. Результати медикаментозної корекції представлено в табл.2.

Таблиця 2

Показники гормонально-імунорегуляторної функції щитоподібної залози під впливом медикаментозної корекції

Кількість обстежених (n=37) |

ТТГ, МОД/л |

Т4, нмоль/л |

Т3, нмоль/л |

Т-РУЛ, % |

Імуно-регуляторний індекс

Норма | 2,50,44, інтервал 0,3-4,0 | 1207,8, інтервал 65-155 | 1,250.24; інтервал 1,1-2,7 |

56,55,5 |

2,5-3,5

23 | 1,520,23 | 104,15,2 | 1,220,08 | 48,04,6 | 2,300,09

14 | 1,900,62 | 114,15,3 | 1,320,09 | 53,14,2 | 2,500,11

Профілактично-лікувальні заходи передімплантаційного періоду, зокрема, корекція йодної недостатності та оптимізація функції щитоподібної залози за допомогою гормональних препаратів в ендемічних по зобу регіонах є обов’язковими та необхідними складовими приготування хворих до дентальної імплантації. Ефективність таких заходів може сприяти перебігу репаративних та остеоінтеграційних процесів.

Поєднане застосування лазерного опромінювання (у вигляді лазерного гідромасажу) і мінеральної води з вмістом бору, фтору та йоду в біологічно активних концентраціях у постімплантаційному періоді виявилося ефективним методом впливу на перебіг остеоінтеграційних процесів навколо дентальних імплантатів і на кінцевий результат імплантації.

Результати ортопедичного лікування 37 хворих із частковою та повною адентією з опорою на дентальні імплантати з градієнтним біоактивним покриттям оцінено за критеріями Spiekermann Н. Результати досліджень представлено в табл.3.

Таблиця 3

Результати дентальної імплантації з наступним ортопедичним лікуванням

Час

функціонування (роки) | Кількість імплантатів | „Успішні” імплантати % | „Неуспішні” імплантати

периімплантити

1 клас | 2 клас | 3 клас | 4 клас

1 рік | 114 | 94,62,1 | 6 | 1 | - | -

2 рік | 112 | 93,12,3 | 7 | 2 | - | -

3 рік | 109 | 90,22,7 | 9 | 2 | 1 | -

4 рік | 103 | 85,43,2 | 11 | 3 | 2 | 1

Середня величина індексу plaque для „успішних” імплантатів (0,290,07) свідчила про належний рівень гігієнічних заходів порожнини рота. У хворих із периімплантатною патологією на першому році величина індексу plaque була значно вищою і становила 1,0-2,0. Подібні результати отримано Nichimura та ін. (1997). Надто високі показники plaque у групі хворих із периімплантатною патологією в деякій мірі можна зв’язати з низьким рівнем гігієни порожнини рота.

Величина глибинної проби для успішних імплантатів була різною - від 1 до 7 мм. При цьому в 13,5% PD >4 мм, 3,5% - >5-7 мм. Доцільно відзначити, що кишені глибиною 5 мм або більше слід вважати ознакою периімплантиту. Becker (1990) повідомляє, що глибинна проба більше 5 мм може бути ознакою потенційної втрати імплантата, але при наявності комплексу інших ознак (рухомість, рентгенопроникність, наявність патогенної мікрофлори).

У 51% досліджених ділянок виявлено кровоточивість. Ці відомості узгоджуються з результатами Lorenzoni M. (1999). Тепер зв’язок ступеня кровоточивості та стану периімплантатних тканин є дискусійним.

Рентгенологічно задокументована втрата кістки навколо імплантата на першому році узгоджується з іншими дослідженнями, в яких втрата кістки становила від 0,5 до 1,2 мм (Buser D. et al., 1991). Втрата альвеолярної кістки на першому році при використанні інших імплантаційних систем сягає від 1,3 до 2,0 мм (Bragger U. et al., 1996).

Результати наших досліджень засвідчили, що використання імплантатів з градієнтним біоактивним покриттям та селективним використанням композиційних сполук на основі гідроксиапатиту зі зв’язуючими субстанціями (фібриновий клей, хондроітинсульфат, хонсурід, йоддицерин) при операції імплантації в