С 1990-х годов костные заменители животного происхождения стали одним из самых доступных и востребованных материалов в стоматологии, травматологии и ортопедии. Основными преимуществами этих продуктов считаются их высокое сходство с человеческой костной тканью, технологичность и низкая стоимость.

Исследования показывают, что биологические свойства остеопластических материалов во многом определяются структурными и химическими особенностями их поверхности. Так, материалы животного происхождения создают подходящие условия для клеточной адгезии и регенеративных процессов.

Кроме того, ксеногенные продукты обычно хорошо подходят в качестве матрикса для формирования новых тканей, обеспечивают необходимую пористость.

Снижение объема костной ткани альвеолярного отростка верхней челюсти вследствие травматизации или заболеваний (периодонтита) требует выполнения специальных процедур с целью создания условий для дальнейшего имплантологического лечения.

Костно-пластические материалы животного происхождения: биологические свойства

Наращивание объема костной ткани необходимо для обеспечения благоприятных долгосрочных функциональных и эстетических результатов.

Первоначально «золотым стандартом» остеопластических вмешательств считались аутогенные костные материалы. Но дополнительное операционное поле, риск инфицирования участка забора кости, ограниченный источник и непредсказуемость резорбции обусловило активный поиск новых, более практичных костных заменителей.

Остеогенные свойства костной ткани могут быть разным, что объясняется различными размерами, видом дефекта, возрастом и полом пациента, сопутствующими патологиями и другими факторами. Костные материалы животного происхождения (ксеногенные) отличаются высоким остеокондуктивным потенциалом.

Благоприятные биологические свойства достигаются путем специальной химической (энзимной) и термической обработки, при которой происходит очистка от потенциально токсичных и иммуногенных компонентов, но сохраняется естественная архитектура.

После удаления лишних органических субстанций остается минеральный матрикс, который морфологически и химически максимально близок к человеческой кости.

По данным ряда зарубежных авторов, искусственные гидроксиапатиты (ГАП) не отличаются благоприятными биологическими свойствами, которые присущи ксеногенным остеопластическим материалам наподобие Остеоматрикс.

Согласно проведенным в 1990-2000-х годах клиническим исследованиям, такие материалы лучше интегрируются по сравнению с синтетическими аналогами.

История этих заменителей давняя и богатая. Впервые животную кость использовал в 1668 году знаменитый голландский хирург ван Мегерен, хотя наиболее активно его начали применять лишь во второй половине XIX столетия.

Трансплантолог Леопольд Олье в ходе своих экспериментов выяснил, что при пересадке костного заменителя от более примитивного вида к высокоорганизованным результаты лучше, чем при обратном порядке трансплантации. Это заложило основы для более глубокого понимания биологических механизмов, дав толчок остеопластике.

В те годы для производства костно-пластических материалов животного происхождения чаще применяли ткань свиней и крупного рогатого скота, проходившую особую обработку. Это отражало раннее понимание той концепции, которую сегодня мы называем иммунологической совместимостью.

Как правило, процесс производства ксеногенных остеопластических материалов включает стадии температурной и химической обработки, в процессе которых происходит инактивация потенциальных возбудителей заболеваний (вплоть до прионов).

Сегодня инновационные технологии, такие как радиационная стерилизация на производстве ООО «Конектбиофарм», обеспечивают более высокий уровень безопасности.

В настоящее время существуют эффективные методы очистки, которые классифицируются по способу производства. Среди них:

·       Продукты, при изготовлении которых используют низкие температуры

·       Продукты, при изготовлении которых используют высокие температуры

·       Продукты на основе энзимных технологий, которые предполагают ферментативную очистку сырья и длительное промывание

Топографические особенности продукта влияют на прикрепление клеток – более гладкая поверхность обладает менее благоприятными свойствами. Материалы животного происхождения имеют природную шероховатую текстуру, способствующую прикреплению остеобластов, миграции клеток и последующей резорбции графта.

Буквально сразу после использования поверхность такого костного заменителя начинает насыщаться кровью. Архитектура животной кости содержит систему микрополостей и микротуннелей, что благоприятствует проникновению нутриентов и биоактивных белков, модулирующих репаративные процессы.

Благодаря этим особенностям структура ксеноматериала служит идеальным фундаментом для ангиогенеза и миграции клеток-остеобластов из соседней здоровой ткани.

Клеточная адгезия и образование новой костной ткани вокруг лоскутов ксеногенного материала были продемонстрированы в ходе многочисленных экспериментов in vitro. Уже через две недели после имплантации мигрирующие клетки формировали полноценные волокна коллагена на поверхности графта.

По истечении полутора месяцев после процедуры исследователи наблюдали образование внеклеточного матрикса из волокон коллагена, вплетенных в структуру графта.

Компоненты плазмы и внеклеточный матрикс формируют внутри графта гистологически определяемые структуры, которые ведут к постепенной очистке минерального матрикса. Остаются только органические вещества, которые проникли внутрь из крови больного. Эти субстанции участвуют в последующих процессах интеграции.

Благодаря перечисленным особенностям строения и уникальным химическим свойствам ксеногенные остеопластические материалы принимают активное участие в ремоделировании костной ткани. В отличие от синтетических аналогов, которые резорбируются под воздействием внешних факторов.

Поскольку резорбция костного заменителя животного происхождения протекает медленно, он считается достаточно надежным каркасом для вновь образованной ткани.

Гистологически установлено, что такие материалы увеличивают объем минеральной составляющей вновь образованной костной ткани, даже по сравнению с родной тканью из других участков челюсти пациента. Это способствует более высокой первичной стабильности дентальных имплантатов, установленных в этих участках.

Зарубежный опыт лечения атрофии альвеолярного отростка

Ученые из Европы и стран бывшего СССР предпринимали попытки проанализировать использование костных заменителей животного происхождения для лечения атрофии альвеолярного отростка верхней челюсти.

Методика определения высоты альвеолярного отростка верхней челюсти описана в десятках исследований, начиная с совместной работы Симиона, Тризи и Пьяттелли («Международный журнал периодонтологии и восстановительной стоматологии», декабрь 1994). Тогда в проекте принимали участие пятеро пациентов. Участникам установили в общей сложности 15 дентальных имплантатов, каждый из которых выступал за пределы костного гребня от 4 до 7 миллиметров.

Кортикальный слой во всех случаях перфорировался шаровидным алмазным бором до оголения губчатой кости, а собственно дентальные имплантаты исследователи накрывали нерезорбируемой мембраной.

Спустя 9 месяцев было гистологически продемонстрировано значимое увеличение высоты альвеолярного отростка до 4 миллиметров. Одновременно было установлено, что более 40% площади оголенной поверхности металлического имплантата вступали в контакт с новой костной тканью.

Симион и его коллеги заключили, что применения даже самой мембраны без костно-пластического материала, дает возможность увеличить высоту кости, обеспечив адекватную остеоинтеграцию металлических дентальных имплантатов из титана.

Позднее Тинти опубликовал отчет о своем исследовании, позволяющем более четко оценить эффективность наращивания высоты альвеолярного отростка верхней челюсти. Авторам удалось достичь значительного успеха, увеличив толщину кости по вертикали на 7 миллиметров за счет применения мембраны в сочетании с аутогенной костной стружкой. Восстановление продолжалось 1 год.

В дальнейшем Симион и его коллеги рассматривали возможность использования мембран с деминерализованной лиофилизированной аллогенной костью или аутоогенной костной стружкой в комбинации с укрепленной титаном мембраной из полимерного тетрафторэтилена (ПТФЭ).

По истечении восстановительного периода наблюдалось наращивание костной ткани до 5 миллиметров с использованием АДЛК и до 8 миллиметров со стружкой аутогенной кости. Площадь поверхности контакта с дентальными имплантатами составляла до 63%, что зависело от качества образованной костной ткани.

Дальнейшие долгосрочные наблюдения показали, что длительность функционирования установленных на такую кость дентальных имплантатов составляет до 1,5 до 5,5 лет. За это время зафиксирована потеря костной ткани в широком диапазоне от 1 до почти 19 мм.

Эти данные свидетельствуют, что образованная с использованием вышеперечисленных остеопластических материалов костная ткань равнозначно с родной костью в других участках челюсти реагирует на установку дентальных имплантатов.

Атравматическая экстракция зуба может предотвратить перелом костных стенок – это служит одним из условий успеха регенеративных операций в челюстно-лицевой хирургии. Но по тем или иным причинам хирургам не всегда удается соблюсти оптимальные условия для проведения ортопедического или имплантологического лечения после экстракции.

В этих ситуациях предлагается использовать следующие материалы:

·       Резорбируемые мембраны с костным заменителем, аутогенной костной стружкой самостоятельно либо в комбинации

·       Нерезорбируемые мембраны с аутогенной костной стружкой, костным материалом самостоятельно либо в комбинации

Возможно также применение резорбируемых мембран вместе с костно-пластическим материалом животного происхождения, который иногда смешивается с аутогенной костной стружкой для заполнения щелевидных дефектов при непосредственном проведении дентальной имплантации. В последнем варианте поверхность металлического дентального имплантата контактирует с костным материалом.

Аутогенная костная стружка, как известно, создает благоприятные остеокондуктивные условия для восстановления ткани, а традиционные ксеногенные остеопластические материалы позволяют избежать преждевременной резорбции стружки.

В опытах на животных Штефан Фликль и соавторы сопоставляли гистологические результаты трех методов лечения атрофии альвеолярного отростка. В первой группе для заполнения лунки применяли костный заменитель животного происхождения. Во второй группе – ксеноматериал с использованием свободного десневого трансплантата для изоляции. В третьей (контроль) костно-пластические материалы не применяли, а лунка заживала под кровяным сгустком.

Измерение проводилось на моделях, полученных со слепков челюсти непосредственно перед экстракцией зубов, а также через 2 и 4 месяца после процедуры. Гистологические исследования были выполнены спустя 4 месяца после экстракции.

Результаты показали, что во всех группах наблюдается выраженная резорбция костной ткани и формирование дефектов после экстракции зуба. Тем не менее, в первой и второй группах потеря ткани происходила в меньшем объеме по сравнению с контролем.

Этот факт объясняют эффективностью животного материала. По данным гистологического исследования, введение ксеноматериала непосредственно после экстракции в определенной мере компенсируют неотвратимые объемные изменения альвеолярного отростка.

Другие зарубежные исследователи проводили сравнение пространственных изменений в тканях альвеолярного отростка верхней челюсти, которые происходят после атравматической экстракции зуба, в том числе с одномоментным заполнением лунки костно-пластическим материалом животного происхождения.

В частности, А. Бароне и его коллеги сравнивали гистоморфологические особенности лунок удаленных зубов. В этом проекте участвовало 40 пациентов, которых разделили на две группы: контрольная группа (без заполнения) и активная группа, в которой пациентам после экстракции зуба заполняли лунку ксеногенным остеопластическим материалом и покрывали смоченной в стерильном изотоническом растворе коллагеновой мембраной.

Проведенные клинические и гистологические исследования выявили значительную разницу между предложенными методами лечения. В частности, после установки дентальных имплантатов в группе контроля со временем у части пациентов наблюдалось оголение вестибулярной поверхности, что в дальнейшем потребовало направленной костной регенерации.

По истечении полугода после вмешательства была проведена биопсия пролеченных участков. Гистоморфологические и гистологические исследования тканей показали, что в группе контроля степень горизонтальной резорбции значительно выше, а потеря высоты альвеолярного отростка также существенно превышает активную группу. Полученные из аугментированных участков биоптаты демонстрировали хорошо сформированные костные трабекулы с высокой минерализацией.

Костно-пластические материалы животного происхождения считают предпочтительными при поднятии дна гайморовой пазухи (синус-лифтинг), поскольку,  в отличие от аутокости, не требуется создавать дополнительное операционное поле.

При высоте альвеолярного отростка менее 4 миллиметров рекомендуется использовать аутогенную стружку в сочетании с ксеногенным костным заменителем. Такая комбинация отлично зарекомендовала себя в клинической практике, поскольку обеспечивает увеличение общего объема и плотности костного материала.

Помимо благоприятных свойств ксеноматериала, успех вмешательства зависит от локальных факторов, таких как пролиферативные возможности и условия васкуляризации костного материала, размер и форма дефекта, стабильность графта, концентрация костных морфогенетических протеинов в реципиентном ложе и др.

При невозможности использования аутогенной стружки некоторые специалисты также рекомендуют костно-пластические материалы животного происхождения. Благодаря высокой естественной пористости и значительной площади внутренней поверхности они обеспечивают быструю и полноценную реваскуляризацию дефекта. Таким образом, их считают оптимальным выбором для синус-лифтинга.

Ф. Ламберт и его коллеги в 2013 изучали влияние типа костного материала на регенерацию ткани при поднятии дна и заживлении раны под кровяным сгустком, а также при использовании ксеногенного материала в сочетании с аутогенной костной стружкой.

Авторы продемонстрировали, что в группе, где использовался только кровяной сгусток, происходила резорбция восстановленной костной ткани за счет повторного расширения гайморовой пазухи. В группе с применением ксеноматериала и аутогенной стружки наблюдалась перестройка костной ткани, что позволило сопротивляться давлению воздуха из гайморовой пазухи.

Доктор Д. Бюзер предложил использование животной кости с перекрытием коллагеновой мембраной и слизисто-надкостным лоскутом. Единственным серьезным недостатком этой методики считается невозможность восстановления объемных дефектов альвеолярного отростка верхней челюсти.

Выводы

Костно-пластические материалы животного происхождения предлагаются ведущими зарубежными исследователями как один из наиболее подходящих вариантов при лечении атрофии альвеолярного отростка верхней челюсти.