ЗУБНОЙ ИМПЛАНТАТ И СПОСОБ ЕГО ИМПЛАНТАЦИИ
DENTAL IMPLANT AND IMPLANTATION METHOD THEREOF

Изобретение относится к ортопедической стоматологии, а именно протезированию зубов, и может быть использовано для установки зубных протезов на альвеолярных отростках как верхней так и нижней челюсти.
Известен способ имплантации [Добровинская Е.Р., Литвинов Л.А., Пищик В.В. Энциклопедия сапфира. - Харьков: Институт монокристаллов, 2004. - 508 с.], включающий проведение операции по установке одноэтапного имплантата, протезирование и лечение послеоперационных осложнений в остальной период путем подведения низкоинтенсивного излучения He-Ne лазера через оптическое волокно и переходник в полированную головку сапфирового имплантата. Несколько сеансов облучения купируют воспаление, а последующие шесть сеансов стимулируют остеогенез.
Известен зубной одноэтапный имплантат (Добровинская Е.Р., Литвинов Л.А., Пищик В.В. Энциклопедия сапфира. - Харьков: Институт монокристаллов, 2004. - 508 с.) содержащий внутрикостную часть в виде цилиндра или конуса с торцевым закруглением и головку, выполненные как единое целое из сапфира, внутрикостная часть имеет резьбу, хотя бы часть поверхности имплантата, соприкасающаяся с костной тканью, является шлифованной и/или выполнена с пористым приповерхностным слоем.
Положительными свойствами данного сапфирового зубного имплантата является инертность, отсутствие деградации и иммунного ответа в условиях длительного нахождения в организме. В данном устройстве также обеспечивается стимулирование остеогенеза за счет активации поверхности внутрикостной части созданием большого количества дефектов разного рода, что ускоряет сращивание. Благодаря прозрачности материала сапфирового имплантата в широком диапазоне длин волн электромагнитного излучения он используется в качестве проводника воздействующего излучения.
Недостатком данного сапфирового имплантата и способа его имплантации является неравномерность плотности мощности излучения в окрестности контакта имплантата и костной ткани. Имплантат работает как световод во внекостной части, так как высокий показатель преломления сапфира, помещенного в воздух, позволяет эффективно захватывать и передавать излучение, в том числе излучение, входящее под большими углами к оси имплантата. Однако для сапфира, находящегося в контакте с тканью, разница в показателях преломления резко снижается, что приводит к высвечиванию значительной части излучения в окрестности десны или приповерхностном слое костной ткани. Кроме того, излучение дополнительно рассеивается на шероховатостях поверхности и приповерхностных дефектах. В результате, излучение, достигающее внутрикостной части и, тем более, торцевого закругления имеет пониженную плотность. Повышение мощности излучения для получения требуемой плотности мощности во внутрикостной части может привести к нежелательному перегреву тканей, а диапазон доступных режимов и способов лазерной терапии, таким образом, ограничен низкоинтенсивной стимуляцией.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении надежности установки и долговечности работы зубных имплантатов, обеспечении проведения лазерной терапии, диагностики, а также криовоздействии на ткани, прилегающие к имплантату, при установке и эксплуатации сапфирового зубного имплантата.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе имплантации зубного имплантата, включающим проведение операции по установке одноэтапного имплантата, протезирование и лечение послеоперационных осложнений в период реабилитации проведение сеансов лазеротерапии путем подведения излучения через оптическое волокно, имплантируют зубной имплантат, в канал имплантата вводят световод на любой стадии имплантации и послеоперационной эксплуатации имплантата, проводят обеззараживание с применением лазерного излучения или лазерную стимуляцию для направленного остеогенза, а в зубном имплантате, обеспечивающем возможность проведения обеззараживания или стимуляции остеогенеза с помощью лазерного излучения, содержащем внутрикостную часть в виде цилиндра или конуса с торцевым закруглением и головку, выполненные как единое целое из сапфира, внутрикостная часть имеет резьбу, хотя бы часть поверхности имплантата, соприкасающаяся с костной тканью является шлифованной или выполнена с пористым приповерхностным слоем, по всей длине имплантата выполнен протяженный внутренний канал, закрытый со стороны торцевого закругления.
Суть изобретения поясняется чертежами.
На чертежах представлено:
Фиг. 1. Схема имплантата по изобретению с внутрикостной частью в виде цилиндра (справа) и конуса (слева).
Фиг.2. Схема формирования области высокой плотности излучения в окрестности контакта сапфирового имплантата с костной тканью.
Фиг. 3. Моделирование концентрации излучения длиной волны 910 нм в окрестности контакта сапфирового имплантата и костной ткани.
Фиг. 4 Работа имплантата при использовании оптических волокон и различными диаграммами направленности излучения на дистальной части.
1 - сапфировый зубной имплантат,
2 - внутрикостная часть имплантата,
3 - торцевое закругление имплантата,
4 - головка имплантата,
5 - наружная поверхность под инструмент,
6 - резьба на внутрикостной части имплантата (аналог треугольной или трапецеидальной резьбы),
7 - протяженный канал в объеме зубного имплантата,
8 - цилиндрическая поверхность,
9 - цилиндрическая поверхность,
10 - коническая поверхность,
11 - коническая поверхность,
12 - излучение, распространяющееся преимущественно в радиальном направлении,
13 - области высокой плотности световой энергии от цилиндрических поверхностей,
14 - вершины сужений,
15 и 16 - области высокой плотности световой энергии от сужения,
17 - огибающая индикатрисы,
18 - лучи, идущие под большим углом к оси имплантата,
19 - оптическое волокно,
20 - диффузор оптического волокна,
21 - оптическое волокно с торцевым свечением,
22 - оптическое волокно с боковым свечением,
23 - световод с кольцевой диаграммой направленности,
24 - полированная головка сапфирового имплантата,
25 - приповерхностный слой кости,
26 - сечение на уровне торцевого закругления имплантата.
Зубной имплантат 1, схема которого представлена на Фиг. 1, содержит внутрикостную часть 2, торцевое закругление 3, головку 4 с наружной поверхностью под искусственный зуб и наружной поверхность под инструмент 5; на внешней поверхности внутрикостной части имеется резьба (аналог треугольной или трапецеидальной резьбы), а также в объеме сапфирового зубного имплантата 1 имеется протяженный канал 7, закрытый со стороны торцевого закругления 4 (в частном случае реализаций. Протяженный канал 7 предназначен для размещения оптических волокон различного назначения.
Предлагаемое изобретение работает следующим образом. На любой стадии стандартной (или нестандартной) одноэтапной имплантации и послеоперационной работы имплантата сапфировый зубной имплантат является проводником лазерного излучения к биологической ткани, контактирующей с любой его частью, в том числе к пленкам (films) бактериальной флоры, прикрепленным к поверхности имплантата.
Излучение вводится через стенку протяженного канала 7 сапфирового имплантата в той его части, которая соответствует области лазерной терапии. Излучение, прошедшее через толщу сапфира, попадает на границу контакта имплантата и биоткани, представляющую собой периодическое повторение цилиндрических поверхностей 8, 9 и конических поверхностей 10, 11. Пары конических поверхностей представляют собой оптическое сужение (оптический клин). Излучение 12, распространяющееся преимущественно в радиальном направлении, перераспределяется клином таким образом, что области высокой плотности световой энергии 13 пролегают в окрестности вершин сужений 14. Пучки, проходящие через цилиндрические поверхности 8 и 9, не меняют своего направления, рассеиваясь тканью в областях 15 и 16. Общая огибающая индикатрисы 17 излучения, таким образом, повторяет профиль резьбы. Резьба на поверхности сапфирового имплантата с другой стороны эффективно ограничивает зону облучения в вертикальном направлении, так как условия распространения лучей 18, идущих под большим углом к ее поверхности неблагоприятны, Фиг. 2. На Фиг. 3 показано распределение плотности мощности лазерного излучения в рассеивающей среде вокруг сапфирового имплантата для случая волокна с 4 миллиметровым диффузором в канале имплантата.
Повышение эффективности дополнительного воздействия, направленного на уменьшение осложнений при остеоинтеграции и эксплуатации имплантата, состоит в увеличении плотности и равномерности поля воздействующего лазерного излучения в окрестности внутрикостной части имплантата, управлении формой поля излучения, исключении экранирования по всей поверхности контакта имплантата с биотканью.
Наличие канала в объеме имплантата позволяет подводить рабочую часть световода непосредственно внутрь канала, который требуется облучить. Резьба, служащая для фиксации имплантата в сформированной лунке альвеолярного отростка, является для излучения периодической оптической структурой, действие которой состоит в резком локальном изменении направления распространения пучков, проходящих через контакт. Это приводит к повышению плотности светового поля в окрестности контакта, чему способствует также эффективное рассеяние выходящего излучения самой биологической тканью.
Использование данного имплантата позволяет улучшить фиксацию имплантата к костной ткани, уменьшить воспалительную реакцию и время остеоинтеграции имплантата.
Использование имплантата в качестве криопровода позволяет оказывать на контактирующие ткани криовоздействие, которое стимулирует остеоинтеграцию, оказывает успокаивающее, имунностимулирующее и другие положительные воздействия на раневую поверхность.
Помимо равномерного облучения поверхности имплантата с целью дезинфекции и/или облучения всей поверхности внутрикостной части, сапфировый зубной имплантат может быть также использован для направленного ограниченного облучения для лечения той или иной локализации воспалительного процесса или при индивидуальной тактике лечения. Так на Фиг. 4 показана работа зубного имплантата с использованием светодоставляющих оптических волокон 19 с различными диаграммами направленности излучения. Использование оптического волокна с диффузором 20 позволяет облучить ткани, прилегающие к внутрикостнй части имплантата, или их часть. Использование оптического волокна с торцевым свечением 21 позволяет сформировать область высокой плотности световой энергии в окрестности торцевого закругления. Оптическое волокно с боковым свечением 22, помещенное в канал 7 имплантата, может быть использовано для фокусирования излучения в требуемом секторе в радиальном направлении. Для той же цели может быть использован световод с кольцевой диаграммой направленности 23. Вместе с подвижками световода в канале имплантата может быть осуществлено облучение различных участков контактирующей с имплантатом костной ткани, в том числе с изменяемыми режимами лазерного облучения. В канал имплантата могут также вводиться волокна спектрометрической системы для мониторинга состояния тканей, прилегающих к имплантату, в том числе для целей флуоресцентной диагностики и фотодинамической терапии.
Имплантат благодаря высокой теплопроводности сапфира также может работать криопроводом на любой стадии работы имплантата. Использование имплантата в качестве криопровода позволяет проводить на контактирующих с имплантатом тканях криотерапию, которая стимулирует остеоинтеграцию, оказывает успокаивающее, имуностимулирующее и другие воздействия. Охлаждение имплантата также может проводится при лазерном облучении для предотвращения перегрева тканей в приповерхностном слое, где концентрация излучения наиболее высока.
При этом охлаждения всего объема имплантата можно достичь либо охлаждая любым способом (азот, газ, элемент Пельтье) крепежный элемент с наружной поверхностью под искусственный зуб, предусматривая возможность введения в канал оптического волокна, либо используя дополнительные каналы имплантата для размещения хладопроводов с возможностью охлаждения непосредственно внутрикостной части имплантата.
Работа предлагаемого изобретения иллюстрируется следующими клиническими примерами.
Пример 1
Пациент, 50 лет, после операции направленной аугментации костной ткани и реконструкции гайморовой пазухи.
Операция состояла в удалении двух зубов и одномоментной имплантации двух сапфировых имплантатов. Последовательно были проведены антисептическая обработка кожных покровов лица, преддверия полости рта, полости рта. Далее после проведения анестезии осуществлялся разрез слизистой оболочки вдоль гребня с последующим отслаиванием слизисто-надкостничного лоскута, удаление 43-го и 33-го зубов, кюретаж лунок, удаление грануляционной ткани, промывание операционной раны 9,0%-ным раствором хлорида натрия. Устанавливался хирургический шаблон. Далее проводилось препарирование альвеолярного отростка вначале пилотной фрезой с последующим увеличением до нужного размера и диаметра. После этого проводилась установка сапфировых имплантатов, предварительно охлажденных в жидком азоте, и установкой временных заглушек.
В послеоперационный период после имплантации проводили облучение области имплантации широкополосным импульсным инфракрасным лазерным излучением в диапазоне длин волн 890-960 нм, доставляемого с помощью оптического волокна диаметром 400 мкм с диффузором, длиной 5 мм, излучающий конец которого размещали в открытом на время облучения канале имплантата. Проводили 15 сеансов облучения по 20 минут.
Патоморфологические изменения тканей до начала курса лазерной терапии (срез А) и после курса лазерной терапии (срез Б) наблюдали на срезах эпителиальных клеток слизистой оболочки, окрашенных гематоксилин - эозином. На срезе А наблюдается нарушение «горизонтальных» клеточных связей, органеллы клеток размыты, не структурированы. Большие межклеточные промежутки. На срезе Б клеточные мембраны плотно структурированы, органеллы клеток хорошо дифференцируются, а межклеточные промежутки - щелевидные; межклеточные связи - плотные. Интраоперационная биопсия слизистой после окончания курса лазерной терапии показывает большое количество фагосом с признаками активного фагоцитоза. Митохондрии округлые, с яркой поперечной очерченностью. Хроматин сконцентрирован. После анализа полученных результатов была подтверждена высокая эффективность заявленного способа имплантации. Не отмечено осложнений или побочных эффектов тканей пародонта, а также костной ткани, способствует быстрой реабилитации пациентов в послеоперационный период. Эффективность лазерного воздействия повышена за счет доставки излучения с равномерным распределением плотности мощности непосредственно в область имплантации через сапфировый имплантат с протяженным каналом в объеме.
Пример 2.
Пример демонстрирует существенное увеличение эффективности доставки излучения к области имплантации в кости при использовании сапфирового имплантата с каналом (Фиг. 5). Для случая введения излучения вовне через полированную головку сапфирового имплантата 24 (вверху слева) и для случая использования канала с введенным волокном (вверху справа) измерялись плотности мощности лазерной энергии вдоль направления имплантации и в перпендикулярном ему сечении 26 на уровне торцевого закругления имплантата 3. В первом случае значительная часть излучения высвечивается в окрестности десны или приповерхностном слое кости 25. Излучение, достигающее внутрикостной части и, тем более, торцевого закругления, имеет существенно пониженную, плохо контролируемую плотность мощности. Размещение светодоставляющего волокна в канале имплантата при том же режиме мощности излучения позволяет в три и более раз увеличить плотность мощности излучения в области имплантации, получить равный уровень плотности мощности на всей поверхности контакта, включая наиболее глубоко погруженную область торцевого закругления.