Вопрос о преимуществах наборов для костной пластики, содержащих измельченный костный минерал животного происхождения и коллагеновую мембрану, обсуждается довольно давно. Исследование in vivo на собаках, проведенное сотрудниками Национального университета Чунгбук (Республика Корея) подтверждает целесообразность использования таких наборов и подкрепляет их теоретическое обоснование практическими результатами.

Целью проекта Myounghwan Kim и соавторов было оценить регенеративный ответ при использовании депротеинизированного пористого минерала бычьей кости (BM) при использовании отдельно или в сочетании с биорезорбируемой двухслойной коллагеновой мембраной (CM) свиного происхождения для увеличения альвеолярного гребня у собак.

Материалы и методы: премоляры нижней челюсти были извлечены с одной стороны, после чего у шести беспородных собак были индуцированы три дефекта гребня. Каждый участок дефекта был случайным образом отнесен к одной из следующих групп лечения: только BM (группа A), BM в сочетании с CM (группа B) или животные без лечения, которые служили контролем (группа C). В течение экспериментального периода побочных эффектов не наблюдалось. Компьютерная томография (КТ) была выполнены через 8 и 16 недель после хирургического вмешательства для объективной оценки результатов.

Результаты: плотность костной ткани, измеренная с помощью компьютерной томографии, в группах A и B значительно отличалась от таковой в группе C (p<0,01) на 8 и 16 неделях. Процент плотности костной ткани, полученной с помощью КТ, у собак в группе B был значительно выше, чем у собак в группе A, на 8 и 16 неделях (p <0,01). Общая оценка 3-мерного изображения КТ нижней челюсти после 16 недель подтвердила наибольшее увеличение костной ткани и толщину щечной части альвеолярного гребня в группе В.

Заключение: приведенные выше результаты предполагают, что использование костного минерала приводит к более успешной регенерации кости для процедур управляемой регенерации костной ткани, особенно в наборах с коллагеновой мембраной, применяемой в качестве барьера, чтобы способствовать регенерации дефектов альвеолярного гребня.

Были разработаны различные методы, способствующие формированию костной ткани при остаточных дефектах, таких как расхождения, фенестрации и подкостные или надкостные дефекты при процедуре регенерации кости. Эти методы включают использование рассасывающихся или не рассасывающихся барьерных мембран, аутогенных или аллогенных костных трансплантатов и некостных аллотрансплантатов.

Депротеинизированный пористый минерал бычьей кости (BM) давно изучен, и исследования показали, что он может считаться биосовместимым и остеокондуктивным, и, следовательно, может использоваться в качестве основы для роста новой кости. Исследования на животных моделях показали, что BM способен хорошо васкуляризироваться и интегрироваться с новой костью хозяина. Ряд исследований продемонстрировали усиленный эффект комбинирования биорезорбируемой двухслойной коллагеновой мембраны (CM) свиного происхождения с ксенотрансплантатом крупного рогатого скота для формирования физического барьера. Clergeau и соавторы сообщили об улучшении регенерации костной ткани при экспериментальных внутрикостных дефектах при использовании костного минерала плюс коллагеновой мембраны, обработанной простым лоскутным методом.

Также показано, что компьютерная томография (КТ) помогает в послеоперационной оценке костных трансплантатов при реконструкции челюстно-лицевой области, включая установку имплантата. Исследования с использованием компьютерной томографии предоставили метод не только для оценки структуры, но и для количественной оценки минерализации кости. КТ имеет значительный клинический потенциал для измерения качества кости, определяемого как среднее значение единиц Хаунсфилда (HU).

Данный метод помогает избежать установки имплантата в участки кости с наихудшими качествами, где наиболее вероятно разрушение. Тем не менее, отсутствуют достаточные данные КТ-исследований о том, как взаимодействует ксеногенный костный минерал с рассасывающимися барьерными мембранами. Целью этого исследования было оценить результат костной регенерации с использованием костного минерала крупного рогатого скота в сочетании с резорбируемой коллагеновой мембраной или без нее в качестве барьера на основании изменений КТ плотности и трехмерной (3D) морфологии кости.

Материалы и методы исследования

В этом исследовании in vivo были использованы шесть взрослых беспородных собак-самцов без общих проблем или проблем со здоровьем полости рта, в возрасте от 18 до 24 месяцев и весом от 10 до 15 кг. В течение всего периода исследования все собаки получали мягкую диету (корм Merry dog) и воду по желанию. Этот протокол был одобрен Комитетом по уходу за животными Национального университета Чунгбук.

Перед регенеративной процедурой зубы были очищены от налета, а антибиотики (прокаин пенициллин G 20000 МЕ/кг) вводились внутримышечно. Предварительно собакам вводили подкожно 90 мг/кг сульфата атропина и подкожно седативный препарат ксилазин (2 мг/кг). Анестезию вызывали и поддерживали тилетамином и золазепамом (7,5 мг/кг). Для остановки кровотечения и обеспечения глубокой анестезии 2% лидокаина HCl, содержащий адреналин в разведении 1: 100 000, вводили путем инфильтрации в щечную сторону нижней челюсти.

Щечные и лингвальные разрезы вокруг шейки зубов были сделаны от медиальной части первого премоляра до дистальной части первого моляра. Были сделаны вертикальные разрезы, чтобы обеспечить доступ к операционному полю и достичь покрытия мембраны слизисто-надкостничным лоскутом. Слизисто-надкостничные лоскуты на всю толщину были тщательно отражены, чтобы обнажить кость. Второй, третий и четвертый премоляры левой нижней челюсти были атравматически извлечены с помощью щипцов Cowhorn (№ 16), при этом соблюдая особую осторожность, чтобы избежать перелома корня и кортикальной кости.

Межкорневую кость и щечную кортикальную пластину лунок для экстракции хирургическим путем уменьшали по ширине и высоте с помощью круглого бора № 2 с высокоскоростным наконечником при обильном орошении стерильным физиологическим раствором, чтобы получить в общей сложности 3 буккальных канала. Для измерения дефектов использовались пародонтальные зонды (CP-12). Эти прямоугольные костные дефекты были приблизительно от 6 до 8 мм в высоту, от 2 до 3 мм в глубину и от 8 до 9 мм в ширину. Хотя индивидуальные различия в размерах альвеолярного гребня не позволяли полностью стандартизировать дефекты, были предприняты усилия, чтобы сохранить размеры дефекта постоянными.

Дефекты экстракционной лунки были отнесены к одному из следующих трех видов лечения:

• Обработка костным минералом бычьего происхождения.

• Применение костного минерала в наборе с резорбируемой коллагеновой мембраной.

• Отсутствие лечения без использования костного минерала или мембраны.

Во всех случаях участки лечения выбирали случайным образом. Во время процедуры всего 0,5 грамма костных гранул, предварительно смешанных со стерильным физиологическим раствором, наносили на каждое место дефекта. Авторы постарались восстановить по максимуму морфологию альвеолярного гребня с небольшим переполнением. Коллагеновая мембрана была обрезана до необходимого размера, а затем адаптирована к форме отдельного дефекта так, чтобы перекрывать стенки дефекта не менее чем на 2 мм, обеспечивать полное покрытие кости и предотвратить прорастание соединительной ткани.

Мембрана впитывала кровь и легко покрывала нижележащую кость и прилипала к ней за счет легкого сдавливания калибром. После закрытия дефекта и костного трансплантата мембрану пришивали к нижней стороне лоскута для предотвращения смещения узловыми швами (5-0 Surgifit). Наконец, слизисто-десневые лоскуты закрывали швами (4-0 Surgifit) и оставляли максимально свободными от натяжения, чтобы обеспечить покрытие краев мембраны. После всех хирургических процедур собакам вводили лекарственные препараты для борьбы с инфекциями (прокаин пенициллин G, 20000 МЕ/кг, внутримышечно каждые 24 часа в течение 6 дней) и стероиды для обезболивания с противовоспалительным действием (дексаметазон, 2 мг). Полость рта промывалась 0,12% хлоргексидина биглюконатом для контроля зубного налета в течение первых двух послеоперационных недель.

Объемное изображение нижней челюсти с высоким разрешением генерировались с помощью обычного компьютерного томографа (CT-HiSpeed Advantage). Изображения были получены непрерывно с интервалом в 1 мм с разрешением, близким к 0,25 мм / пиксель, при 130 кВп и 20 мАс с использованием стандартного протокола стоматологического КТ-исследования.

Результаты применения набора для костной пластики

Все собаки оправились от анестезии и вмешательств, и вели себя нормально на протяжении оставшейся части исследования. За период эксперимента послеоперационных осложнений в виде признаков инфекции, абсцессов или аллергических реакций не было.

Данные КТ-денситометрии показывают общее увеличение плотности костей для каждой группы лечения с течением времени на протяжении 16 недель. Плотность кости по сравнению с интактной соседней альвеолярной костью составила 55,0 ± 7,6% и 75,6 ± 5,4% через 8 недель и 65,5 ± 5,5% и 89,9 ± 2,6% через 16 недель для групп, получавших BM и BM / CM, соответственно. Для сравнения, плотность кости в контроле составляла 14,2 ± 2,1% и 34,3 ± 2,2% через 8 и 16 недель соответственно.

Через 8 и 16 недель после операции средние значения плотности костной ткани в пролеченных группах были значительно выше, чем в контрольной группе (p <0,01). Через 8 и 16 недель после операции среднее значение плотности кости в группе, получавшей BM / CM, было значительно выше (p <0,01), чем в группе, получавшей BM.

Трехмерные реконструкции костного трансплантата через 16 недель после операции, которые были получены путем обработки томографических срезов, также показали разницу в исходе регенерации костной ткани после увеличения альвеолярного гребня между контрольным и экспериментальным участками.

Увеличение высоты кости в наибольшей мере было отмечено в местах пересадки, причем образование кости равнялось или превышало заполнение дефектов лунки экстракции в местах пересадки. В частности, участки, имплантированные с BM в сочетании с CM, обеспечивали наибольшее увеличение костной ткани и превосходную толщину щечной части альвеолярного гребня. Удовлетворительный контур был отмечен и в участках имплантации костного минерала без коллагеновой мембраны. В противоположность этому, контрольные дефекты все еще демонстрировали неудовлетворительную толщину кости и плохое образование гребней со стороны рта.

Обоснование комбинации костного минерала с коллагеновой мембраной

Конечная цель пародонтальной терапии — эффективная борьба с пародонтальной инфекцией и восстановление кости, предотвращение потери пародонтальных связок из-за пародонтита. Терапия управляемой регенерации кости (GBR) с использованием барьерных мембран, которая часто сочетается с применением аутогенных костных трансплантатов или заменителей кости, представляет собой относительно новую технику, которая возникла на основе процедуры управляемой регенерации ткани (GTR).

Quiñones и соавторы поясняют, что термин GTR применяется к процедурам, направленным либо на восстановление утраченных структур пародонта (например, альвеолярная кость) в результате пародонтита, а также к процедурам, направленным на регенерацию только альвеолярной кости (костная пластика) или в связи с установкой остеоинтегрированных дентальных имплантатов (то есть GBR).

Коллагеновая мембрана представляет собой биорезорбируемый коллагеновый барьер из волоконного белка, который состоит из гидроксипролина со структурой тройной спирали. Коллагеновые волокна обеспечивают структурную эластичность во время кристаллической фазы регенерации кости. Свойства коллагена обеспечивают оптимальную интеграцию тканей и адекватное заживление ран.

В настоящем исследовании in vivo факт отсутствия нежелательных реакций , таких как аллергия или абсцесс после имплантации мембраны, также подтверждает биосовместимость материала мембраны. Кроме того, оптимальные свойства тканевой интеграции материала мембраны и отсутствие послеоперационных осложнений также могут быть причиной значительного увеличения регенеративного заполнения кости. Все это свидетельствует в пользу применения наборов для костной пластики, состоящих из измельченного костного минерала и коллагеновой мембраны.

Критическая важность поддержания объема — одна из основных проблем в процедурах GTR и GBR. Фактически, сама коллагеновая мембрана не может содержать полость, потому что ей не хватает жесткости для сохранения достаточного пространства под мембраной для заполнения дефекта. По этой причине в случаях использования рассасывающихся мембран желательно использовать костный материал.

Пористый BM, который представляет собой ксеногенный минерал бычьего происхождения, получают путем извлечения всего белка из губчатой или кортикальной кости крупного рогатого скота. Со временем он подвергается физиологическому ремоделированию и встраивается в окружающую кость. Сообщалось о способности материалов улучшать регенерацию костей в экспериментах на животных и клинических исследованиях на людях. Однако, хотя клинический успех был установлен, предполагается, что добавление физического барьера способствует удержанию трансплантата и стабилизации раны, что, в свою очередь, может усилить регенеративные эффекты костного трансплантата.

Улучшение клинических параметров как внутрикостных дефектов, так и фуркационных дефектов продемонстрировано при комбинированном использовании ксенотрансплантата и коллагеновой мембраны по сравнению с монотерапией. Camelo и соавторы гистологически продемонстрировали образование нового цемента, периодонтальной связки и кости в дефектах пародонта человека, которые были выявлены уменьшением глубины зондирования на 5 мм в случаях комбинированного лечения.

В настоящее время прогресс заживления оценивается преимущественно на основании рентгенологических изменений в трансплантированной кости, а также на основании реакции трансплантированной ткани на спонтанную миграцию или ортодонтическое перемещение зубов в участок бывшего дефекта. Хотя ремоделирование кости, происходящее в участке пересадки кости, и двухмерные изменения можно оценить с использованием обычных рентгенограмм, минимальная потеря костной массы составляет 30%, а иногда и 50-60%, прежде чем появится значительная остеопения для рентгенологического обнаружения, а обычные методы визуального анализа недостаточно точны для обнаружения незначительных изменений плотности кости.

Существует множество рентгенографических процедур для измерения объема костной ткани, которые, тем не менее, не позволяют проводить достаточно точную количественную оценку изменений ткани с помощью довольно грубых методов классификации и вряд ли способны отражать точное положение кости в участке планируемого хирургического вмешательства. Таким образом, компьютерная томография — это наилучший радиологический метод для морфологического и качественного анализа костной ткани. Дополнительным преимуществом измерения с помощью компьютерной томографии является расчет плотности кости.

Снижение плотности костной ткани происходит в результате декальцификации и сокращения губчатой кости. Поскольку поскольку плотность костной ткани напрямую коррелирует с качеством кости, важно получить дооперационную информацию о данном параметре. Денситометрические результаты этого исследования продемонстрировали, что заживление кости в постэкстракционных лунках с использованием BM с или без CM выражается в увеличении образования и минерализации остеоидов, что приводит к более высокой минеральной плотности кости по данным КТ-исследования.

Результаты изучения твердых тканей показали большее улучшение регенеративного ответа кости в лунках с недостаточным удалением, обработанных комбинацией костного минерала и коллагеновой мембраны, чем в случаях использования BM. Результаты статистического теста аддитивности Тьюки показали значительную разницу (p <0,01) в средних изменениях плотности костной ткани между участками, обработанными мембранами и без них. Более низкая плотность губчатой кости в дефектах гребня, заполняемых только частицами костного минерала, может вести к нарушению остеогенеза или чрезмерной резорбции по сравнению с костной тканью с более высокой плотностью при комбинированном лечении BM и CM, тем самым нарушая заживление кости после хирургического вмешательства.

Резорбция вызывает не только уменьшение объема кости, но также декальцификацию и уменьшение губчатой кости. Этот эффект можно измерить как уменьшение плотности кости. Однако в литературе имеются противоречивые данные о резорбции частиц костного минерала бычьего происхождения. Некоторые исследования сообщают о резорбции, тогда как другие сообщают об отсутствии резорбции.

В настоящем исследовании трансплантаты BM не вызывали снижения плотности кости. В течение 16-недельного послеоперационного периода плотность во всех экспериментальных участках увеличивалась. Это говорит о том, что увеличение плотности костной ткани в участках костного дефекта при использовании BM с CM или без нее возможно, было вызвано процессами ремоделирования, а не повышенной резорбцией трансплантатов.

Трехмерная КТ использовалась для оценки объема костного минерала по сравнению с рентгенографией. Трехмерный анализ рекомендован для точной диагностики и в настоящее время используется при изучении черепно-лицевой морфологии. Этот неразрушающий метод дает возможность точной оценки твердых тканей в различных местах на обрабатываемом участке. При общей оценке 3D-КТ реконструкции нижней челюсти клыков после 16 недель имплантации области, пролеченные костным минералом в сочетании с коллагеновой мембраной, продемонстрировали наибольшее увеличение костной ткани и отличную толщину щечной стороны альвеолярного гребня. Гораздо более медленное и неполное образование новой кости наблюдалось на щечной стороне дефекта у контрольных животных, у которых наблюдалось умеренное разрушение гребня с появлением острого края. Эти результаты предполагают, что пористая костная ткань могла служить остеокондуктивным каркасом не только для поддержки мембраны и сохранения объема, но также для облегчения и более быстрого заживления костных дефектов.

Преимущество использования набора для костной пластики, содержащего костный минерал бычьего происхождения с коллагеновой мембраной, заключается в оптимальном заполнении и поддержании объема для образования полноценной кости. Добавление физического барьера в виде СМ помогает удерживать трансплантат и стабилизировать рану за счет селективной репопуляции клеток из соседней кости, исключая при этом клетки кориума десны, которые обычно первыми мигрируют в участок заживления раны. Кроме того, BM, который использовался в качестве материала для поддержания пространства под мембраной, служил матрицей для ангиогенеза и остеогенеза, тем самым усиливая процесс регенерации.

Основываясь на результатах исследования in vivo, авторы пришли к четкому выводу, что использование пористых ксеногенных костных материалов вместе с биорезорбируемыми коллагеновыми барьерными мембранами в процедуре GBR помогает обеспечить успешную регенерацию кости при лечении дефектов альвеолярного гребня.