Репаративная регенерация костной ткани нижней челюсти при использовании титанового имплантата в эксперименте

© ЧЕРНИЧЕНКО А.А., ЗЫКОВА Л. Д., МАНАШЕВ Г.Г., КОТИКОВ А.Р.

РЕПАРАТИВНАЯ РЕГЕНЕРАЦИЯ КОСТНОЙ ТКАНИ НИЖНЕЙ ЧЕЛЮСТИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ТИТАНОВОГО ИМПЛАНТАТА В

ЭКСПЕРИМЕНТЕ

А.А. Черниченко, Л. Д. Зыкова, Г.Г. Манашев, А.Р. Котиков Красноярская государственная медицинская академия имени В.Ф. Войно-Ясенецкого, ректор - д.м.н., проф. И.П. Артюхов; кафедра патологической анатомии им. П.Г. Подзолкова, зав. - Л. Д.

Зыкова.

Резюме. В данной статье представлены морфологические особенности костной ткани нижней челюсти кроликов при использовании цилиндрического титанового дентального имплантата диаметром 3,5 мм с разными диаметрами исходных отверстий имплантационного ложа и сроками наблюдения 30, 90 и 180 суток.

Ключевые слова: титановые имплантаты, костная ткань нижней челюсти, морфология изменений в костной ткани при имплантации.

По данным Всемирной организации здравоохранения, в мире имеется около 80 млн. людей, которые не имеют зубов и при этом не используют зубные протезы. В России насчитывается 5 - 10% такого рода пациентов, которым необходимо соответствующее лечение [8]. Однако по медицинским и экономическим показаниям провести такого рода лечение могут лишь 1,5 - 2% пациентов [8], и, тем не менее, применение внутрикостных титановых дентальных имплантатов позволяет пациенту разрешить множество проблем при частичной и полной утрате зубов, в частности - восстановить жевательную и эстетическую функции, что немаловажно для здоровья.

Однако при планировании лечения возникает целый ряд трудностей не только у пациента, но и у врача. Гарантировать 100% приживаемость имплантанта и назвать продолжительность его службы, отсутствие отдалённых осложнений врач не может. Пациентов отпугивают продолжительные сроки лечения и наблюдения, а также высокая стоимость лечения. В свете выше сказанного важным моментом является подбор оптимального метода имплантации и материала. В настоящее время разработано множество вариантов конструкций дентальных имплантатов [3, 9], среди которых преобладают конструкции на основе металлов. В частности многими исследователями [4, 6, 7, 11, 12, 13, 15] отдается предпочтение титановым дентальным имплантатам на основе чистого титана или его сплавов, благодаря его высокой упругости, прочности и низкой плотности. Во-вторых, несмотря на достаточно большой объем лабораторных, экспериментальных и клинических исследований контактного слоя кости имплантационного ложа при внедрении имплантатов, до сих пор многие вопросы репаративной регенерации костной ткани остаются не изученными [1, 2, 5, 10, 14]. Также остаются без ответа вопросы, касающиеся влияния операционных манипуляций на костную ткань наряду с воздействием факторов физической нагрузки при установке дентальных имплантатов.

Целью настоящего исследования явилась оценка морфологических изменений костной ткани нижней челюсти кроликов при применении цилиндрических титановых дентальных имплантатов диаметром 3,5 мм с различными диаметрами исходных отверстий имплантационного ложа на протяжении сроков наблюдения 30, 90 и 180 суток.

Материалы и методы

В эксперименте использовали 20 кроликов в возрасте 4-5 недель массой от 1,5 до 3 кг. В качестве имплантационного материала были использованы цилиндрические титановые имплантаты диаметром 3,5 мм, при различных диаметрах исходных отверстий имплантационного ложа в нижней челюсти (0,5; 1,5; 2,5; 3,5 мм). Оперативное вмешательство проводилось под общим

внутривенным тиопенталовым наркозом. Формирование имплантационного ложа производилось при помощи титановых долот постепенно возрастающего диаметра. В течение эксперимента наблюдали за поведением животного -приемом им пищи. По окончании сроков наблюдения 30, 90 и 180 суток подопытные выводились из него посредством воздушной эмболии лёгочной артерии. После этого проводилась оценка морфологической картины костной ткани нижней челюсти. Соответственно было сформировано 12 групп подопытных животных. Соответственно в каждой группе было по 1-2 кролика. Второй кролик использовался в качестве дублёра при продолжительном сроке наблюдения и также для подтверждения полученного результата, оценки его достоверности.

Костную ткань нижней челюсти после операционного вмешательства исследовали рентгенологически. Нижнюю челюсть вычленяли, фиксировали в растворе 10 % нейтрального формалина, декальцинировали в растворе 1% охлажденного Трилона В, обезвоживали в серии спиртов, выдерживали в ксилоле и заливали в парафин. Парафиновые срезы, толщиной 5-7 мкм окрашивали гематоксилин - эозином, пикрофуксином по ван-Гизону. Морфологическая оценка включала в себя изучение гистологического строения костной ткани нижней челюсти вокруг установленного титанового имплантата. Наряду с этим выполнялось морфометрическое исследование костной ткани с оценкой объемной плотности костного компонента (в %), численной плотности остеоцитов, остеокластов и остеобластов (в поле зрения при увеличении х400), площади гаверсовых каналов (мкм2). Достоверность различий между независимыми количественными параметрами выявлялась при помощи непараметрического критерия Манна-Уитни посредством программы Statistica 6.0 for Windows.

Результаты и обсуждение

У кроликов в первые дни после операции во всех сформированных 12 группах подопытных отсутствовал аппетит. Через 1 неделю их поведение нормализовывалось, кролики набирали массу и имели все признаки здоровых

животных. Рентгенологически во всех группах животных после операции в правой половине нижней челюсти четко определялась граница инородного тела.

Микроскопически спустя 30 суток в костной ткани нижней челюсти кроликов с диаметром исходного отверстия имплантационного ложа 0,5 и 1,5 мм, вокруг имплантанта сохранялась картина острого воспаления, документированная (подтверждённая) наличием полиморфно-ядерных лейкоцитов и фрагментами костной ткани (рис. 1), что, по - видимому, является реакцией костной ткани на прямую механическую травму костной ткани при создании исходного отверстия для титанового дентального имплантата, а также нарушением оттока воспалительной жидкости. По периметру костной ткани определялась молодая грануляционная ткань с признаками эндостального остеогенеза.

Рис.1. Среди фрагментов костной ткани видна лейкоцитарная инфильтрация по периферии имплантанта. Окраска гематоксилином -эозином. х 200).

У кроликов с диаметром исходного отверстия имплантационного ложа 2,5 и 3 мм также имело место образование молодой грануляционной ткани (рис. 2), при этом картина острого воспаления была выражена в меньшей степени.

Рис.2. Формирование грануляционной ткани. Окраска гематоксилином -эозином. х 400).

Через 90 суток в костной ткани нижних челюстей кроликов с диаметром исходного отверстия имплантационного ложа 0,5, 1,5, 2,5 и 3,5 мм вокруг имплантанта определялась рыхлая волокнистая соединительная ткань (рис. 3) с рыхловолокнистой костной тканью.

Рис. 3. Среди фиброзной ткани видна вновь образованная костная ткань. Окраска гематоксилином - эозином. х 200).

Через 180 суток во всех сформированных группах подопытных кроликов в нижней челюсти в зоне имплантации вокруг имплантанта обнаружена плотная соединительная и костная ткань с наличием костномозговых пространств и очагами регенерации (рис. 4).

Рис. 4. Очаги регенерации с костномозговыми пространствами. Окраска гематоксилином - эозином. х 200).

Таблица 1

Морфометрические показатели костной ткани нижней челюсти

кроликов после установки титанового имплантата в имплантационное ложе с диаметром исходного отверстия 0,5 мм

При анализе данных показателей можно отметить, что показатель объемной плотности костной ткани к 90 суткам имел недостоверное снижение от 36 % до 33% (р > 0,05), тогда как к 180 суткам он значимо повышался. При этом в сравнении с интактной зоной кости показатель объемной плотности на 180 сутки был достоверно ниже (р < 0,01). Изменения со стороны численной плотности остеоцитов, остеобластов и остеокластов имели схожий характер: к 90 суткам наблюдалось снижение показателей, а к 180 - они достоверно возрастали (р < 0,05). Показатели средней площади гаверсовых каналов численно возрастали от 30 к 180 суткам (табл.1).

Таблица 2

Морфометрические показатели костной ткани нижней челюсти кроликов после установки титанового имплантата с диаметром исходного отверстия имплантационного ложа 1,5 мм.

Анализ данных из таблицы № 2 показывает, что в исследуемом фрагменте ткани нижней челюсти кроликов с диаметром исходного отверстия имплантационного ложа 1,5 мм отмечается слабо выраженная достоверная динамика нарастания плотности костной массы к 180 (53,0 ± 6,4 %) дню. При этом по сравнению с предыдущей группой достоверной разницы на 180 день после операционного вмешательства выявлено не было (р > 0,05). Плотность остеобластов объёктивно уменьшалась к 180 суткам, тогда как со стороны остеоцитов и остеокластов к 90 суткам наблюдали снижение показателей, а к 180 - они достоверно возрастали (р < 0,05). Со стороны площади гаверсовых каналов к 90 суткам наблюдалось достоверное снижение показателей (2132,2 ± 265,2 мкм), тогда как на 180 - размеры данных каналов значимо возрастали (табл. 2).

Таблица 3

Морфометрические показатели костной ткани нижней челюсти кроликов после установки титанового дентального имплантата с диаметром исходного отверстия имплантационного ложа 2,5 мм.

Анализ данных морфометрических изменений после установки имплантата в отверстие с диаметром имплантационного ложа 2,5 мм свидетельствует о постепенном и достоверном увеличении плотности костной ткани к 180 суткам регенерации. При этом показатель удельной плотности костной ткани на 180 (59,5 ± 6,4 %) сутки был значимо выше, чем у кроликов двух предыдущих групп. Также следует отметить, что в предыдущих группах (с 0,5 мм и 1,5 мм отверстием) не установлено численного увеличения плотности костного компонента. Изменения со стороны численной плотности остеоцитов и остеокластов имели схожий характер: к 90 суткам наблюдалось достоверное снижение исследуемых параметров, а к 180 - они значимо возрастали (р < 0,05). В наблюдаемых группах подопытных численная плотность остеобластов

изменялась в меньшей степени, достоверной разницы между 30 и 90 сутками выявлено не было (р > 0, 1), а к 180 - отмечено значимое их увеличение (р < 0,05). Площадь гаверсовых каналов постепенно нарастала к 180 суткам (табл.

3).

Таблица 4

Морфометрические показатели костной ткани нижней челюсти кроликов после установки титанового дентального имплантата с диаметром исходного отверстия имплантационного ложа 3,5 мм.

При анализе данных таблицы № 4 можно отметить, что со стороны такого показателя, как объемная плотность костного компонента к 90 суткам, имело место недостоверное снижение данного параметра от 32,1 % до 29, 5% (р >

0,05), тогда как к 180 суткам он значимо повышался (р < 0,05). Исходя из этого, можно сделать предварительный вывод, что со стороны изменений численной плотности клеточного состава костной ткани отмечалась схожая картина: к 90 суткам снижение показателей, а к 180 - они значимо возрастали (р < 0,05). Аналогичная картина имела место и со стороны размеров гаверсовых каналов.

Суммируя полученные данные, можно отметить, что применение имплантационного ложа с диаметром исходного отверстия 3,5 мм с последующим внедрением титанового имплантата является неблагоприятным фактором для регенерации костной ткани, тогда как у кроликов с исходным отверстием имплантационного ложа диаметром 2,5 мм показатели регенерации наиболее выраженные, что объективно свидетельствует о наиболее благоприятных условиях восстановления участка кости при такого рода оперативном вмешательстве. Выявленное снижение численной плотности клеточного компонента кости к 90 суткам практически во всех исследуемых группах вероятнее всего свидетельствует о снижении к данному сроку регенераторной и резорбционной активности кости с последующей активацией остеокластов. Наиболее однообразные изменения в исследуемых группах

установлены со стороны размеров гаверсовых каналов, площадь которых численно возрастала от 30 к 180 суткам исследования, за исключением образцов с отверстием 3,5 мм.

Таким образом, выявленные патоморфологические и морфометрические особенности остеорепарации нижней челюсти в эксперименте при применении титановых имплантатов с различными исходными диаметрами отверстий имплантационного ложа и в различные сроки показали, что диаметр титанового имплантата должен быть несколько больше исходного отверстия (ложа имплантата) в челюсти. Это даёт более выраженную реакцию регенерации, чем конгруентное имплантационное ложе при стандартной методике. Сильное уменьшение диаметра имплантационного ложа по сравнению с диаметром имплантата также не дало ощутимых положительных изменений в показателях регенерации костной ткани имплантационного ложа. Из выше сказанного следует, что оптимальный результат даёт относительно небольшое заужение диаметра исходного имплантационного отверстия, что способствует нормальному оттоку воспалительного инфильтрата возникающего как ответ на прямую механическую и термическую травму кости. Также небольшое давление на костную ткань способствует быстрой фиброзно-костной регенерации вокруг титанового имплантата. Эксперимент показал, насколько костная ткань является пластичным в отношении регенерации материалом при правильном подборе конструкции титанового имплантата и диаметра исходного отверстия имплантационного ложа.

REPARATIVE REGENIRATION OF BONE TISSUE OF LOWER JAW IN USE OF TITANIUM IMPLANTANTS IN EXPERIMENT A.A. Chernichenko, L.D. Zykova, G.G. Manashev, A.R. Kotikov Krasnoyarsk state medical academy named in honour of V.F. Vojno-Yasenetskij

Morphological peculiarities of bone tissue of lower jaw of rabbits in the use of cylindrical titanium alloy of dental implant (diameter 3, 5 mm) with different outcomes of implant bed and terms of observation 30, 90 and 180 days and nights are

available in this article.

Литература

1. Гветадзе Р.Ш. Комплексная оценка отдаленных результатов дентальной имплантации: автореф. дис. ... к.м.н. - М., 1996. - 25 с.

2. Григорян А.С., Кулаков А. А. Анализ гистоморфологических характеристик тканевого материала, полученного при хирургическом удалении зубных имплантатов // Стоматология. - 1977. - № 7. - С. 30-34.

3. Лясников В.Н., Верещагина Л.А., Лепилин А.В. и др. Внутрикостные стоматологические имплантаты. - Саратов, 1997. - 87 с.

4. Миргазизов М.З., Меликян М. А. Особенности тканевой интеграции пористых и беспористых имплантатов на основе титана и его сплавов с памятью формы // Пробл. стомат. и нейростоматологии. - 1999. - № 2. - С. 41-43.

5. Пальцев М. А., Иванов А. А. Воспаление, заживление, восстановление / В кн.: М. А. Пальцева, Н.М. Аничкова. Патологическая анатомия. - М.: Медицина, 1999. - С. 140-179.

6. Параскевич В.Х. Реакция костной ткани на препарирование ложа под цилиндрические имплантаты в стоматологии: автореф. дис. ... к.м.н. -Минск, 1991. - 25 с.

7. Робустова Т.Г., Безруков В.М. Зубная и челюстно-лицевая имплантология // Хирургическая стоматология и челюстно-лицевая хирургия. - 1999. - С. 1040-1072.

8. Робустова Т.Г. Импланация зубов хирургические аспекты. - М.: Медицина, 2003. - C. 554.

9. Abrahamsson I., Berglundh Т., Wennstrom J., Lindhe J. The periimplant hard and soft tissues at different implant systems // Clin. Oral. Impl. Res. -1996. - Vol. 7. - P. 212-217.

10. Adell R., Eriksson В., Lekholm U., Branemark P.-I., Jemt T. A long-term follow-up study of osseointegrated implants in the treatment of totally edentulous jaw // Int. J. Oral Maxillofac. Impl. - 1990. - Vol. 5. - P. 347-359.

11. Clokie C, Warshawsky H. Morphologic and radioautographic studies of bone formation in relation to titanium implants using rat tibia as a model // Int. J. Oral Maxillofac. Impl. - 1995. - Vol. 10. - P. 155-165.

12. Hohman D., Legal H. Application of titanium alloys for orthopedic surgery // Proc. of the fifth World conference on titanium. - 1984. - Vol. 2. - P. 1365-1372.

13. Martin J., Schwartz Z., Hummert ^, Schraub D. et al. Effect of titanium surface roughness on proliferation, differentiation and protein synthesis of human osteoblast-like sells (MG63) // J. Biomed. Mater. Res. - 1995. - Vol. 29 - P. 389-401.

14. Pan G., Steflik D., Sisk A. Histomorphometric and histologic observations of bone healing around immediate implants in dogs // Int. J. Oral Maxillofac. Impl. - 1993. - Vol. 8, N 5. - P. 534-540.

15. Under L. Osseointegration of metallic implants. I. Light microscopy in the rabbit // Actra. Orthop. Scand. - 1989. - Vol. 60. - P. 129-134.

Рис.1. Среди фрагментов костной ткани видна лейкоцитарная инфильтрация по периферии имплантанта. Окраска гематоксилином -эозином. х 200).

Рис.2. Формирование грануляционной ткани. Окраска гематоксилином -эозином. х 400).

Рис. 3. Среди фиброзной ткани видна вновь образованная костная ткань. Окраска гематоксилином - эозином. х 200).

Рис. 4. Очаги регенерации с костномозговыми пространствами. Окраска гематоксилином - эозином. х 200).

Таблица 1

Морфометрические показатели костной ткани нижней челюсти кроликов после установки титанового имплантата в имплантационное

ложе с диаметром исходного отверстия 0,5 мм

Срок жизни (сутки) Морфометрические показатели

Объёмная плотность

30 3б і 4,5 19б,2 і 19,1 9,5 і 1,2 3,5 і 0,7 2SS5,3 і 121,3

90 33 і5,1 134,5 і 29,5 1,1 і 0,2 3,1 ¿0,S 3422,4 і 324,2

1S0 4S і б,1 22б,5 і 31,б S,2 і 1,4 б,4 і 1,2 3944,5 і 4б4,2

Таблица 2

Морфометрические показатели костной ткани нижней челюсти кроликов после установки титанового имплантата с диаметром _____исходного отверстия имплантационного ложа 1,5 мм.__________

Срок Морфометрические показатели

жизни Объёмна Численная Численная Численная Площадь

(сутки) я плотность плотность плотность гаверсовых

плотность (nx) (nx) (nx) каналов

костной тов

ткани

30 43 і 2,5 234.2 і 24.2 14,2 і 2,б 9,1 і3,7 2543,1 і121,3

90 24 і 2,1 115,2 і 19,4 7,1 і 2,4 2,1 і 0,3 2132.2 і 265.2

1S0 53 і б,4 166.4 і 29.4 5,1 і 2,4 5,5 і 1,1 340S,5 і 37б,б

Таблица 3

Морфометрические показатели костной ткани нижней челюсти кроликов после установки титанового дентального имплантата с

диаметром исходного отверстия имплантационного ложа 2,5 мм.

Морфометрические показатели

Срок жизни

30 50,4 ± 4,1 189,4 ± 49,2 4,3 і1,2 S,9 і 3,7 1231,1 ±316,4

90 56,2 ± 5,4 150,4 ± 43,1 4,3 і 0,9 7,4 і 1,S 2231,5 ± 332,2

180 59,5 ± 6,4 233,9 ± 26,9 б,3 і1,3 5,S5 і 1,4 3704,3 ± 421,1

Таблица 4

Морфометрические показатели костной ткани нижней челюсти кроликов после установки титанового дентального имплантата с

диаметром исходного отверстия имплантационного ложа 3,5 мм.

Срок жизни (сутки) Морфометрические показатели

Объёмная плотность

30 32,1 ± 3,3 186,1 ± 21,4 3,4 і0,б 6,S і 3,1 3S59,4 і512,3

90 29,5 ± 3,4 149,5 ± 41,3 3,2 і 0,S б,б5 і 2,4 3355,7 і

41S,3

1S0 3S,5 і 4,2 207,4 і 29,7 2,2 і0,4 4,75 і 1,9 5612,S і б31,4