Механизмы остеогенеза при имплантации

 

Содержание.

Введение…………………………………………………………..…2

Механизмы остеогенеза при имплантации..………………………5

Теория остеоинтеграции...………………………………………….6

Теория фиброостеоинтеграции……………………………………..7

Понятия контактного и дистантного остеогенеза…………..……..8

Остеоинтеграция или фиброостеоинтеграция…………………….9

Факторы, влияющие на процесс остеоинтеграции………………..11

Заключение…………………………………………………………..17

Список литературы………………………………………………….18

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

          На заре развития имплантологии как науки специалисты долго искали аналог периодонтальных связок. Проводились попытки разработать соединительнотканное крепление, имитирующее периодонтальную связку. Последняя, как известно, представляет собой особую структуру, которая не только эффективно фиксирует зуб в кости, но и служит амортизатором жевательного давления и органом чувств. Кроме того, она может регулировать перестройку костной ткани и обеспечивать физиологическую подвижность зубов. Так, проводимые исследования Ph. Worthington (1952 г.) показали, что имплантаты действительно могут закрепиться в кости при помощи образующейся вокруг них соединительной ткани. Также в 1956 г. A. Bodine на конференции в Далласе (США) представил результаты морфологического изучения тканей, окружавших функционирующий несколько лет дентальный имплантат, установленный на верхнюю челюсть собаки. Автор сделал следующий вывод: «Ткань, контактирующая с поверхностью имплантата, — это типичная соединительная ткань». Однако последняя не обладает достаточной степенью организации, чтобы имитировать периодонтальную связку и выполнять ее функцию. В большинстве случаев под действием нагрузки слой фиброзной ткани постепенно расширяется, имплантат расшатывается и утрачивается, так как, в отличие от периодонта, образовавшаяся соединительная ткань является малодифференцированной рубцовой тканью.

             Поиски адекватного соединения имплантат— кость продолжались и в начале 50-х годов были осуществлены экспериментальные исследования по изучению морфологии тканевого ответа на внутрикостные имплантаты. Профессор U. Pasqualini одним из первых провел серию экспериментов на собаках. Автор использовал имплантаты из фарфора, золота, бинарных сплавов и в ходе своих экспериментов заметил принципиально новую, до этого неизвестную реакцию кости на введение имплантата — примыкание костной ткани к имплантату без образования соединительнотканной капсулы и сохранение этого примыкания после приложения функциональной нагрузки. Подобный способ фиксации был параллельно открыт в ходе экспериментальной работы, проводившейся в 50—60-х годах в Швеции, профессором Per-Ingvar Branemark. Профессор Branemark, будучи врачом-терапевтом, занимался изучением проблемы микроциркуляции в костной ткани и процессов заживления ран при помощи витальной микроскопии (препарирование тонкого слоя живой костной ткани и его изучения под микроскопом). Branemark P. I. работал с оптическим устройством, помещенным в металлический корпус, которое хирургическим путем внедрялось в кость подопытного животного. Эта камера позволяла пропускать свет через тонкий слой ткани и наблюдать процессы кровообращения и клеточные изменения непосредственно в живой ткани. Подобные камеры для наблюдения использовались и другими учеными (Вinder L.; Albrektsson Т.; Hansson H.; Ivarsson В., 1953). Но главным открытием Branemark было то, что камера изготавливалась из титана и вводилась в кость щадящим хирургическим методом, обеспечивающим прочную связь костной ткани с металлом. Металлическая конструкция врастала в живую костную ткань очень прочно, что ранее считалось невозможным. Профессор Branemark с группой коллег из отделения экспериментальной биологии университета Гетеборга продолжили эксперименты по внедрению титановых включений в костную ткань. Ими были разработаны дентальные внутрикостные имплантаты в форме корня зуба из титана, его сплавов. Исследования, проводимые на собаках, показали стабильность таких дентальных имплантатов с функционирующими про- тезами в течение 10 лет без каких-либо отрицательных проявлений со стороны как костной ткани, так и около имплантатной слизистой оболочки. Более того, после завершения клинического наблюдения попытки удалить имплантаты натолкнулись на большие трудности. Потребовалось сильно повредить окружавшую их кость, тогда как костная ткань, находившаяся в непосредственном контакте с поверхностью имплантата, осталась неповрежденной. В ходе работ было сделано одно из фундаментальных открытий имплантологии: в костном ложе, которое точно соответствует по форме устанавливаемой титановой конструкции, происходит прочное «сращение» поверхности металла с костью. Данный тип соединения костной ткани и металлического включения Branemark назвал «остеоинтеграцией», что означает — «очевидное прямое (непосредственное) прикрепление или присоединение живой костной ткани к поверхности имплантата без внедрения прослойки соединительной ткани» (Branemark P. I., Hansson В., Adell R., 1977).

 

 

Механизмы остеогенеза при имплантации.

         Главным в импланталогии является взаимодействие имплантата и кости. Судьба всех имплантатов зависит от адаптации и стабильности их в опорной кости.

           Существует три основных варианта  организации тканей на поверхности  контакта имплантат-кость:

           1.Остеоинтеграция - непосредственный  контакт костной ткани с поверхностью  имплантата.

          2.Фиброостеоинтеграция (фиброзно-костная  интеграция) – опосредованный контакт, когда между собственно костной  тканью и поверхностью имплантата  образуется прослойка соединительной  ткани, состоящей преимущественно  из волокон коллагена и грубоволокнистой  костной ткани.

          3.Фиброинтеграция – образование  волокнистой соединительной ткани  на поверхности имплантата (соединительно-тканная  интеграция).

       По мнению ряда авторов (Albrektsson Т., 1983; Berglundh Т., Lindhe I, Ericsson I., 1991; Buser D., Schenk R., Steinmann S., Параске- вич В. Л., 2002 и др.), первые два варианта — это физиологический ответ костной ткани на введение и функционирование имплантата. Третий вариант является нормальным для соединительной мягкой ткани, например слизистой оболочки или стромы тканей костномозговых пространств. Однако для собственно костной ткани это неадекватный ответ на введение имплантата, который свидетельствует об отторжении имплантата.

      

Теория остеоинтеграции.

Основной теорией остеоинтеграции на сегодняшний день является теория ретракции кровяного сгустка, согласно которой процесс остеоинтеграции дентального имплантата состоит из трех последовательных стадий, которые отражают постепенную регенерацию кости непосредственно на поверхности имплантата, а также способность костной ткани к заживлению по типу первичного натяжения:

- первая и наиболее важная фаза остеоинтеграции — остеокондукция, которая заключается в привлечении и миграции остеобластов на поверхность имплантата через остаток кровяного сгустка, сформированного вокруг имплантата;

- вторая фаза — непосредственное  костное образование — остеоиндукция  в результате минерализации костного матрикса. Когда остеогенные клетки достигнут поверхности имплантата, они инициируют образование костного матрикса. В этой фазе параллельно протекают процессы контактного и дистантного остеогенеза;

- третья фаза — ремоделирование кости характеризуется как длительный процесс, самоподдерживающийся циклами резорбции и образования кости, стабилизация которого достигается приблизительно через 18 месяцев после операции дентальной имплантации.

 

Теория фиброостеоинтеграции.

Фиброзно-костная интеграция является результатом дистантного остеогенеза, в основе которого лежат те же процессы, однако, остеоиндукция и остеокондукция происходят не на поверхности имплантата, а на поверхности кости. По своей биологической сути дистантный остеогенез представляет собой заживление кости по типу вторичного натяжения.

 

 

 

 

Понятие контактного и дистантного остеогенеза.

Понятие контактного и дистантного остеогенеза было введено в имплантологию J. Osborn и H. Newesley, которые в 1980 г. описали эти два варианта регенерации на поверхности раздела «имплантат-кость».

Под определением «контактный остеогенез» принято понимать процесс регенерации костной ткани непосредственно на поверхности имплантата, имеющий три стадии развития остеокондукцию, образование кости de novo и структурную перестройку кости. Условием для остеокондукции является организация прочно прикрепленного к поверхности имплантата сгустка крови и образование моста из волокон фибрина между поверхностью имплантата и жизнеспособной, сохранившей остеоиндуктивные свойства костной тканью.

Дистантный остеогенез - процесс регенерации костной ткани вокруг имплантата. Суть отличия дистантного остеогенеза от контактного заключается в том, что в результате дистантного остеогенеза имплантат становится окруженным костной тканью за счет нормального остеогенеза на поврежденной поверхности кости, а не за счет продвижения фронта остеогенеза по направлению к имилантату и по его поверхности. При дистантном остеогенезе отсутствует остеокондукция непосредственно на поверхности имплантата.

                     

 

 

Остеоинтеграция или фиброостеоинтеграция.

               Признание остеоинтеграции как наиболее удачного механизма соединения живой кости с имплантатом произошло не сразу. 70—80-е годы прошлого столетия прошли под знаком конкуренции идей сторонников остеоинтеграции и фиброостеоинтеграции.

                Сторонники фиброостеоинтеграции продвигали идеи известного американского стоматолога, одного из пионеров дентальной имплантации, президента Американской академии дентальной имплантации Ch. Weiss. Автор утверждал, что при фиброостеоинтеграции между эндооссальной частью имплантата и хорошо дифференцированной костью располагается так называемая «остеогенная периимплантная связка», выполняющая функцию, аналогичную функции периодонта у естественных зубов, которая уменьшает и перераспределяет направление жевательной нагрузки, передаваемой на кость. Автор также утверждал, что такой вариант тканевого ответа более предпочтителен, чем остеоинтеграция (Weiss Ch., 1986). По мнению Ch. Weiss и его последователей, при установке имплантата из титана (пластиночной, цилиндрической или винтовой формы) в атравматично сформированное костное ложе и оставлении его без функциональной нагрузки остеоинтеграция наступает в среднем через 6 месяцев. После приложения жевательной нагрузки происходит структурная перестройка кости, в результате которой вокруг имплантата образуется соединительнотканная связка наподобие периодонта.

              В 1982 г. в Торонто (Канада) прошла конференция по проблемам морфологического взаимодействия имплантатов с костной тканью. Ее итогом стало признание остеоинтеграции как наиболее обоснованного, с научной точки зрения, варианта сосуществования имплантата с костной тканью, обеспечивающего длительное и прогнозируемое функционирование имплантатов в качестве опоры зубных протезов.

                Состояние фундаментальной науки и практи- ки в начале XXI века очень точно характеризуют слова одного из корифеев имплантологии Carl E. Misch: «Физиологические принципы управляют всеми аспектами заживления имплантатов и их долгосрочной функции. Понимание фундаментальной костной физиологии, метаболизма и биомеханики имеет большое значение для практикующего врача-имплантолога. Оценка физиологических факторов играет важную роль в процессе диагностики. Основные механизмы костного заживления в ответ на имплантацию хорошо известны. Однако для изучения долгосрочной динамической реакции кости на различные имплантаты необходимы дополнительные исследования. Особенно ценными были бы исследования по сравнению биомеханических свойств материалов и гистологической реакции костной ткани. И, наконец, необходимо изучить скорость ремоделирования кости и роль этого процесса в сохранении жизнеспособности соединения имлантат—кость».

                 Полноценная остеоинтеграция внутрикостных имплантатов является основополагающим условием долгосрочного успеха протезирования с опорой на дентальные имплантаты. В связи с этим надежная оценка степени остеоинтеграции внутрикостных имплантатов имеет решающее значение для выбора конструкции протеза, тактики функциональной нагрузки имплантатов, прогнозирования эффективности ортопедического лечения. Актуальность изучения остеоинтеграции дентального внутрикостного имплантата также обусловлена вопросом определения оптимальных сроков начала этапа протезирования больных, при полном и частичном отсутствии зубов, ортопедическими конструкциями с опорой на внутрикостные дентальные имплантаты.

 

Факторы, влияющие на процесс остеоинтеграции.

 Успешная интеграция  имплантата зависит от ряда общих и местных факторов. Некоторые общие факторы значение которых оказалось больше, чем предполагалось ранее, будут рассмотрены ниже.

              К местным факторам относятся следующие:

1. Материал

Первоначально считали, что уникальное явление остеоинтеграции возможно благодаря используемому материалу высококачественному титану (промышленному чистому титану, 99 75%). Этот материал до сих пор является основой технологии хотя известен ряд других материалов, которые также могут образовывать прочное соединение с костью. К ним относятся цирконий, не которые керамические материалы, особенно следует отметить гидроксиапатит, хотя он не был так хорошо изучен , как титан в качестве материала для имплантатов.

2. Состав и структура поверхности

Считается, что титан способен к интеграции благодаря своей способности быстро образовывать на поверхности стойкий и относительно инертный окисный слой. Эта поверхность была описана как остеокондуктивная, т.е. способствующая образованию кости. Другие материалы также обладают способностью к остеоинтеграции и могут стимулировать образование кости. Хотя первоначальная связь поверхности кости и имплантата из этих материалов может формироваться интенсивнее и быстрее, чем вокруг титанового имплантата, хорошие отдаленные результаты применения исследованиями не доказаны. Тем не менее, значительный интерес представляет моделирование имплантата из такого материала, при котором остеоинтеграция достигалась бы быстрее и/или существовало бы какое-либо механическое или клиническое превосходство этого имплантата.

3. Перегревание

Перегревание кости до температуры выше 47 0С в процессе операции может привести к гибели клеток и денатурации коллагена. Из-за этого вместо достижения истинной остеоинтеграции вокруг имплантата формируется фиброзная капсула и прочность его соединения с костью значительно снижается. Поэтому следует обратить внимание на предотвращение перегрева кости в процессе подготовки костного ложа под имплантат, что зависит от скорости вращения сверла, его формы, количества кости, удаляемой за один раз, плотности костной ткани и используемого охлаждения. В идеале рекомендуется использовать низкоскоростные сверла с обильной их ирригацией для охлаждения.

4. Контаминация

Препятствовать остеоинтеграции может контаминация костного ложа для имплантата органическими и неорганическими частицами. В этом отношении особенную опасность представляют остатки некротизированной ткани, микроорганизмы, химические вещества, а также мелкие частицы, отколовшиеся от сверла.

5. Первичная стабильность 

Известно, что достижение остеоинтеграции наиболее вероятно, когда имплантат плотно сидит  в подготовленном костном ложе. Это часто определяется как первичная стабильность имплантата, и если ее удалось достичь, то вероятность неудовлетворительного результата лечения снижается. Первичная стабильность зависит от качества установки имплантата его формы,

строения и плотности кости. Таким образом, намного проще добиться устойчивости, работая с винтовыми имплантатами, чем с имплантатами, не имеющими выраженного рельефа поверхности. Костное ложе, сформированное в мягкой крупноячеистой костной ткани с рыхлой кортикальной пластинкой, не будет обеспечивать достаточной первичной стабильности. Для решения этой проблемы некоторые производители выпускают самонарезающие имплантаты. 6.Качество кости