Способ устранения дефектов и деформаций нижней челюсти
METHOD FOR ELIMINATION OF DEFECTS AND DEFORMATIONS OF LOWER JAW

Изобретение относится к медицине, а именно к челюстно-лицевой хирургии, и предназначено для проведения костной пластики приобретенных и врожденных дефектов нижней челюсти. Имплантат, состоящий из реконструктивной пластины для нижней челюсти, обвитой в соответствии с рассчитанной толщиной костной ткани нижней челюсти нетканым титановым материалом со сквозной пористостью, в границах, отступя 1-4 см от краев реконструктивной пластины, который имплантируют в губчатую часть подвздошной кости, для обрастания аутокостью воспринимающего ложа, методом наложения имплантата на предварительно декортицированный гребень подвздошной кости на длину реконструктивной пластины с последующим выращиванием аутокости на период 3-8 недель. После прорастания костной ткани подвздошной кости в толщу нетканого титанового материала и обрастания с поверхности подготовленный имплантат извлекают из подвздошной кости и устанавливают в область костного дефекта нижней челюсти, предварительно создав воспринимающее ложе. Проводят обработку операционного поля. Под общей анестезией производят резекцию нижней челюсти и репозицию отломков. После извлечения из подвздошной кости подготовленный имплантат с вросшей костной тканью интраоперационно вторично обвивают нетканым титановым материалом со сквозной пористостью в соответствии с недостающим объемом мягких тканей в области нижней челюсти, формируя демпферную подушку, отделяющую костно-титановый комплекс от мягких тканей материнского ложа. На демпферную подушку равномерно наносят предварительно подготовленную комплекс, состоящий из аутологичных мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток пациента и костной стружки, полученной в результате извлечения имплантата из подвздошной кости. После этого концы костно-титанового трансплантата фиксируют к материнскому ложу нижней челюсти винтами для фиксации. Рану послойно ушивают. Через 2-4 месяца после операции пациенту проводят ортопедическое лечение. Способ за счет высокого регенеративного потенциала аутологичных мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток пациента и армирования вновь образованной костной ткани нетканым титановым материалом со сквозной пористостью позволяет стимулировать рост сосудистой сети в демпферной подушке трансплантата для оптимального сращения костно-титанового трансплантата с воспринимающим ложем и получить возможность возникновения остеогенеза во всех слоях комплекса костный трансплантат и нетканый титановый материал, восполнить дефект комплекса мягких тканей в области нижней челюсти, уменьшить травматичность и процессы резорбции в области фиксации имплантата по краям воспринимающего материнского костного ложа нижней челюсти.
Изобретение относится к области медицины (челюстно-лицевой хирургии) и медицинской технике, а именно к клеточным технологиям по разделу биоинженерных конструкций для применения в челюстно-лицевой, черепно-мозговой хирургии, стоматологии, травматологии, и может быть использовано для закрытия костных дефектов с восстановлением в них костной ткани, а также устранения и лечения костных дефектов различных отделов лицевого или мозгового черепа или иных костей и хрящей или их поврежденных частей.
Термин «биоинженерная конструкция» в медицине возник сравнительно недавно и распространен среди специалистов, практикующихся в области лечения дефектов костей с применением клеточной технологии (W. Zhang et al. Reconstructing Mandibular Defects with Autologous Bioengineered Tooth and Bone; У.В. Вольперт, О.О. Янушевич, А.С. Григорьян, Н.Н. Мальгинов, А.И. Воложин. Заживление костных дефектов ветви нижней челюсти кроликов под биоинженерными конструкциями из титана и золотого сплава с ксеногенными мезенхимальными стволовыми клетками // Стоматология, 2009, №1, с. 30).
Авторы монографии А.С. Григорьян и А.К. Топоркова «Проблемы интеграции имплантатов в костную ткань» // Техносфера, Москва, 2007, на с. 8, так определяют термин биоинженерные конструкции: «биоинженерные конструкции (гибридные имплантаты) - это комплексы из «неживого» материала и «живой» материи, используемые для замещения утраченных органо-тканевых структур пациентов. При этом восполнение «отсутствующего» органо-тканевого образования осуществляется как за счет специфической структуры «неживой» подложки, так и за счет трансплантированной клеточной или тканевой составляющей биоинженерной конструкции».
Проблемы хирургического лечения костных дефектов в челюстно-лицевой, черепно-мозговой хирургии, стоматологии, особенно дефектов плоских костей черепа, в том числе костей свода черепа, являются одними из самых трудных в своем решении и остаются актуальными на современном этапе, поэтому применение клеточных технологий с использованием резорбируемой либо нерезорбируемой основы в восстановительной хирургии является актуальным и необходимым.
Известно устройство для краниопластики, используемое для лечения дефектов черепа после трепанации, содержащее пластину из самотвердеющей пластмассы с тремя фиксирующими элементами, выполненными в виде шплинтов из пористого никелида титана, при этом каждый шплинт имеет уплощенную головку с шипами и трапециевидный стержень с расходящимся концом, головки шплинтов помещены в тело пластины со стороны торцов, а стержни ориентированы в плоскости пластины ортогонально линии ее кромки (SU 1655477 A1, А61В 17/58, 15.06.1991).
Известно устройство для эндопротезирования дефектов костей черепа, состоящее из пластины для закрытия дефекта с отверстиями для прорастания костной тканью и под крепежные элементы, при этом пластина выполнена из оксидированного металла толщиной 0,15-0,35 мм с возможностью конгруэнтного покрытия дефекта костей черепа, по всей площади пластины в шахматном порядке расположены перфорационные отверстия диаметром 1,5-2,0 мм с расстоянием между центрами в ряду 4 мм, а между рядами - 3 мм, а фиксирующие элементы, выполненные в виде омегообразных скобок из металла с памятью формы, располагаются в упомянутых отверстиях по краю пластины (RU 2133113 C1, А61В 17/80, 20.07.1999).
Более усовершенствованное устройство для закрытия дефектов костей свода черепа предложено в патенте RU 2308909 C1, A61F 2/28, 27.10.2007. Устройство состоит из круглой или овальной пластины, выполненной из оксидированного титана с расположенными по всей площади пластины в шахматном порядке перфорационными отверстиями диаметром 1,5-2,0 мм с расстояниями между центрами в ряду 4 мм, а между рядами 3 мм для прорастания костной тканью и под крепежные элементы в виде омегообразных скобок из металла с памятью формы.
Однако все указанные известные устройства, трудоемкие в исполнении, не обеспечивают стабильной остеоинтеграции вследствие их коррозирования и по этой же причине постепенно теряют качество высокой биосовместимости с костной тканью, что со временем приводит к отторжению имплантата.
Известен имплантат для хирургического лечения заболеваний внутренних органов, который содержит клеточную суспензию, помещенную в иммуноизолированное вместилище, выполненное в виде сплошного объема сферической или уплощенной формы из пористого никелида титана с поперечным размером пор, не превышающим 0,5 мкм, через которые осуществляется обмен веществ клеточной суспензии, соответствующей заболевшему органу и не проникают иммунные клетки, поскольку их размеры превышают размеры пор (RU 2143867 C1, A61F 2/02, 10.01.2000). Известное изобретение направлено на лечение заболеваний внутренних органов и позволяет увеличить срок службы имплантата благодаря высокой биомеханической совместимости. Одним из недостатков имплантата является слабая поверхностная адгезия используемой клеточной культуры, с недостаточно устойчивой ее фиксацией на поверхности никелида титана, что может привести к постепенной обратной диффузии культуры по сквозным каналам ячеек за пределы пористого каркаса. В известном патенте нет сведений об использовании заявленной конструкции для восстановления костных дефектов.
Известен способ иммобилизации остеогенных стромальных стволовых клеток костного мозга на пористом каркасе, сущность которого заключается в следующем: культивацию остеогенных стромальных клеток костного мозга проводят после их выделения с высокой степенью очистки от сопутствующих форменных элементов из аспирата костного мозга без его предварительной механической и ферментативной обработки и применения микроносителей в монослойной культуре; поверхность пористого каркаса покрывают двойным протеиновым гидрофильным остеогенным слоем путем инкубации заготовки в растворе коллагена в уксусной кислоте и затем в среде DMEM, содержащей раствор желатиноля и β-глицерофосфат; пористый каркас представляет собой биологически инертный металлический сплав никелида титана с проницаемой сквозной пористой структурой с размерами ячеек 300-400 мкм и соединяющих их каналов 25-35 мкм в диаметре; суспензию очищенных и выращенных в монослойных культурах остеогенных стромальных стволовых клеток наносят на пористый каркас перед использованием ex tempore посредством диффузионного осаждения на гидрофильную проницаемую поверхность (RU 2329055 С2, А61K 35/28; C12N 5/08; A61F 2/02, 20.07.2007). Использование известного способа позволяет создать трехмерную монокультуру остеогенных стромальных клеток костного мозга с заданными параметрами количества и плотности форменных элементов с пролонгированной пролиферативной активностью и тканевой дифференцировкой для моделирования тканевой структуры и репаративной функции губчатой кости.
Полученную заготовку из пористого никелида титана, пропитанную клеточной суспензией остеогенных стромальных клеток костного мозга, можно классифицировать как инженерную конструкцию, обладающую высокими остеогенными свойствами. Единственным недостатком такой конструкции являются лишь ограничения ее использования в области челюстно-лицевой и черепно-мозговой хирургии.
Недостатком для всех металлических имплантатов из титана, никелида титана или сплавов: титан-тантал-ниобий (RU 2302261 C1, A61L 27/04, А61K 6/04, 10.07.2007), сплава титан-кобальт (RU 2341293 C1, A61L 27/04, 27/06, 27/04, A61F 2/28) являются их низкие эстетические характеристики, так как указанные имплантаты выделяются темными пятнами под кожей на голове, требуют жесткой механической фиксации, обладают большим удельным весом и из-за высокой теплопроводности приводят к переохлаждению имплантированной области при минусовых температурах.
Указанный выше патент RU 2329055 С2 является наиболее близким аналогом в части объекта «способ».
Наиболее близким аналогом к заявляемой инженерной конструкции в части объекта «вещество» является имплантационный материал (абиологический гибридный имплантат), который включает основу (мембрану) из политетрафторэтилена (ПТФЭ) пористостью 3,0-40,0% и поверхностный слой покрытия толщиной не менее 50 нм, модифицированный легирующими элементами M-Ca-C-O-N, M-Ca-P-C-ON, где M-Ti, Zr, Hf, No, Та (RU 2325191 C1, A61L 27/06; 27/14, 27/56, 27.05.2008).
В указанном патенте представлены характеристики гибридных имплантатов на основе ПТФЭ с покрытием и культуры клеток, выделенной из кожно-мышечных фибробластов эмбрионов человека. В опытах in vitro с использованием люминисцентной микроскопии и метода сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) было показано, что на поверхности нерезорбируемого полимерного материала политетрафторэтилена с покрытием при культивировании на них эмбриональных фибробластов происходят адгезия и распластывание указанных клеток.
Из текста описания указанного патента следует также, что имплантаты из ПТФЭ с покрытием обладают высоким остеоинтеграционным потенциалом, высокой биосовместимостью с живыми тканями и не токсичны, что позволяет определить эти покрытия как многофункциональные, биосовместимые, нерезорбируемые покрытия (МБНП).
Исходя из этих данных можно сделать вывод о перспективности использования в клинических условиях пористого ПТФЭ с МБНП в качестве абиологического носителя клеточной культуры в биоинженерных конструкциях (гибридных имплантатах) для хирургического лечения дефектов костей, в частности костей лицевого черепа и его свода.
Наиболее перспективные обеспечивающие успешность применения клеточных технологий при лечении костных дефектов являются следующие принципы:
- применение аутогенных стромальных (стволовых) клеток (источники -костный мозг, жировая ткань);
- применение коммитированных стромальных (стволовых) клеток;
- применение аутогенных стромальных (стволовых) клеток и предшественников костных клеток в составе биоинженерных конструкций.
Последнее направление признается наиболее теоретически обоснованным и перспективным для целей хирургического лечения костных дефектов.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка нового типа гибридных имплантатов «биоинженерных конструкций» для закрытия костных дефектов с восстановлением в них костной ткани и способа получения указанной конструкции.
Эта цель достигается тем, что имплантат состоит из реконструктивной пластины для нижней челюсти, обвитой в соответствии с толщиной костной ткани нижней челюсти нетканым титановым материалом со сквозной пористостью, в границах отступя 1-4 см от краев реконструктивной пластины; выращивание костной ткани в губчатой части подвздошной кости имплантата осуществляется методом наложения имплантата на предварительно декортицированный гребень подвздошной кости на длину реконструктивной пластины; после извлечения из подвздошной кости подготовленный имплантат с насыщенной костной тканью интраоперационно вторично обвивают нетканым титановым материалом со сквозной пористостью в соответствии с недостающим объемом мягких тканей в области нижней челюсти, формируя демпферную подушку; на демпферную подушку равномерно наносят взвесь аутологичных мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток с костной стружкой, полученной в результате извлечения имплантата из подвздошной кости.
Способ костной пластики нижней челюсти используется следующим образом.
Имплантат, состоящий из реконструктивной пластины для нижней челюсти, обвитой в соответствии с толщиной костной ткани нижней челюсти нетканым титановым материалом со сквозной пористостью, в границах отступя 1-4 см от краев реконструктивной пластины, который имплантируется в губчатую часть подвздошной кости методом наложения имплантата на предварительно декортицированный гребень подвздошной кости на длину реконструктивной пластины с последующим выращиванием на период 3-8 недель. После насыщения костной тканью имплантата подготовленный имплантат извлекают из подвздошной кости и устанавливают в область костного дефекта нижней челюсти, предварительно создав воспринимающее ложе. Проводят обработку операционного поля. Под общей анестезией производят резекцию нижней челюсти, производят репозицию отломков. После извлечения из подвздошной кости подготовленный имплантат с насыщенной костной тканью интраоперационно вторично обвивают нетканым титановым материалом со сквозной пористостью в соответствии с недостающим объемом мягких тканей в области нижней челюсти, формируя демпферную подушку. На демпферную подушку равномерно наносят взвесь аутологичных мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток с костной стружкой, полученной в результате извлечения имплантата из подвздошной кости. После этого концы пластины фиксируют к нижней челюсти винтами для фиксации. Рана послойно ушивается. Через 2-4 месяца после операции пациенту проводят ортопедическое лечение.
Способ представлен следующими клиническим примером.
Больной О., 53 года. Диагноз - амелобластома нижней челюсти слева. Больному было выполнено оперативное вмешательство - резекция нижней челюсти слева с экзартикуляцией и одномоментной реконструкцией нижней челюсти реконструктивной пластиной с эндопротезированием височно-нижнечелюстного сустава.
1. Имплантат, состоящий из реконструктивной пластины для нижней челюсти, обвитой в соответствии с толщиной костной ткани нижней челюсти нетканым титановым материалом со сквозной пористостью, в границах отступя 1 см от краев реконструктивной пластины который имплантирован в губчатую часть подвздошной кости методом наложения имплантата на предварительно декортицированный гребень подвздошной кости на длину реконструктивной пластины с последующим выращиванием на период 4 недели.
2. Под общей анестезией, отступя 1,5-2 см от края нижней челюсти, произведен дугообразный разрез кожи, окаймляющий угол нижней челюсти, начиная ниже мочки уха и заканчивающийся на уровне середины тела челюсти. Рассечена кожа, поверхностная фасция с подкожной мышцей, лицевая вена и артерия лигированы и пересечены. Подчелюстная железа тупо отведена книзу. Скальпелем от кости отсечены собственно жевательная и медиальная крыловидная мышцы и распатором вместе с надкостницей отделены кверху вместе с околоушной слюнной железой. При помощи пилы Джигли произведена фрагментарная резекция нижней челюсти с экзартикуляцией мыщелкого отростка. После насыщения костной тканью имплантат извлечен из подвздошной кости и установлен в область костного дефекта нижней челюсти, предварительно создав воспринимающее ложе. После извлечения из подвздошной кости подготовленный имплантат с насыщенной костной тканью интраоперационно вторично обвит нетканым титановым материалом со сквозной пористостью в соответствии с недостающим объемом мягких тканей в области нижней челюсти, формируя демпферную подушку. На демпферную подушку равномерно нанесена взвесь аутологичных мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток с костной стружкой, полученной в результате извлечения имплантата из подвздошной кости. Концы пластины фиксированы к нижней челюсти винтами для фиксации. Рана послойно ушита. Послеоперационный период без особенностей. Через 4 месяца после операции пациенту проведено ортопедическое лечение.
Положительный эффект от использования предложенного способа выражается в том, что он позволяет восполнить дефект комплекса мягких тканей в области нижней челюсти, уменьшить травматичность способа, уменьшить процессы резорбции имплантата и нижней челюсти за счет высокого регенеративного потенциала аутологичных мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток и армирования костной ткани нетканым титановым материалом со сквозной пористостью, способствует активации остеоиндуктивного и остеокондуктивного потенциала в периимплантационной зоне.
Предлагаемый способ может использоваться в отделениях челюстно-лицевой хирургии, хирургической стоматологии.
Способ костной пластики нижней челюсти поясняется графическим материалом.
Фиг. 1 - изображен имплантат, состоящий из реконструктивной пластины для нижней челюсти, обвитой в соответствии с толщиной костной ткани нижней челюсти, нетканым титановым материалом со сквозной пористостью, в границах отступя 1-4 см от краев реконструктивной пластины;
Фиг. 2 - изображен имплантат с насыщенной костной тканью, вторично обвитый нетканым титановым материалом со сквозной пористостью в соответствии с недостающим объемом мягких тканей в области нижней челюсти, формируя демпферную подушку.