Практические аспекты репаративного остеогенеза: принципы, этапы, биологические факторы и остеопластические материалы для клинического применения

Длительное заживление послеоперационных костных ран сопровождается неполноценностью восстановления костной ткани, сравнительно высокой частотой гнойных осложнений, рецидивами хронических одонтогенных очагов, развитием остеомиелитов челюстей и патологическими переломами нижней челюсти.

Это определяет актуальность для современных хирургической, ортопедической стоматологии и пародонтологии вопросов, связанных с ускорением темпов и улучшением качества репаративного остеогенеза после хирургического вмешательства на челюстях.

Известно, что успешность остеопластических операций в значительной степени зависит от технологии проведения, условий макро- и микроскопического контроля хирурга над манипуляциями, наличия специального инструментария и шовного материала.

Соблюдение принципа атравматичности при оперативных вмешательствах обеспечивает максимально возможную жизнеспособность популяции остеогенных клеток и минимальное нарушение кровообращения прилегающей к костному дефекту зоны, сохраняя ростовые факторы, способствуя пролиферации и дифференциации остеогенных клеток.

Кроме того, благодаря тщательной ревизии костных полостей удаляются другие ткани, которые не относятся непосредственно к костной.

Общепризнанно, что при неосложненном течении послеоперационного периода начало активной регенерации костной ткани от периферии дефекта до его центра наблюдается через 2-4 месяца после вмешательства, а интенсивность репаративного остеогенеза зависит от размеров и локализации послеоперационной костной полости и возраста больного.

Заполнение сосудами и остеогенными клетками костных полостей диаметром 5-10 мм, которые заполнены только кровяным сгустком или гемостатической губкой с антибиотиками, происходит достаточно быстро. По истечении 4-6 послеоперационных месяцев размеры дефектов уменьшаются на 30-50%, а к концу 12-16 месяцев на 60-70%.

У 45% случаев для полного восстановления структуры костной ткани послеоперационных дефектов челюстей требуется до 10 лет, в 30% случаев нужно более длительное время, а до 25% больных не достигают полного восстановления вообще.

Однако ряд отечественных и зарубежных авторов указывают на то, что частичное или полное восстановление кости в большинстве случаев наблюдается в сроки от 8 месяцев до 2 лет.

Не последнюю роль в образовании новой кости играет физическая нагрузка на прооперированную область, индивидуальные особенности организма, аккуратное выполнение хирургического вмешательства и многие другие факторы.

Все они являются поводом для дальнейших научно-практических исследований.

Этапы репаративного остеогенеза

Для полного понимания морфологических изменений при остеорепарации целесообразно привести результаты, полученные Иорданишвили и соавторами (1993), которые в опытах на животных подробно определили микроскопические закономерности заживления костного дефекта челюсти при естественном неосложненном течении репаративного остеогенеза.

По их данным, в прилегающей к дефекту надкостнице в ответ на операционную травму происходят реактивные изменения: увеличение объема, активация остеогенных и других клеточных элементов.

Костные полости на третьи сутки заполняются остатками фибрина, между волокнами которого определяются эритроциты плюс нейтрофильные гранулоциты с сохраненными морфологическим признакам строения.

Местами наблюдаются мелкие очаги реактивно измененной соединительной ткани с пристеночной локализацией.

В кости, окружающей дефект, резорбтивные явления пока не определяются.

В дальнейшем постепенно появляются признаки разрушения фибрина и форменных элементов кровяного сгустка, прорастание соединительной ткани, в отдельных участках по строению напоминающей грануляционную.

На 10 сутки этот процесс приводит к заполнению костного дефекта реактивно измененной рыхлой соединительной тканью, в которой ячейками определяется значительное количество полиморфноядерных лейкоцитов и круглоклеточных элементов.

В кости вокруг дефекта иногда отчетливо наблюдаются резорбтивные изменения морфологических структур, пустые полости и пикнотизированные остеоциты.

Вместе с тем в области дна дефекта определяются первые признаки образования новой костной ткани: небольшое количество тонких костных балочек, чаще направленных от поверхности к центру полости.

На 20 сутки по краям дефекта наблюдается формирование кости, а центральная его зона преимущественно выполнена соединительной тканью. Кроме того, местами в регенерате определяются воспалительные инфильтраты.

К концу 1 месяца от краев костного дефекта начинает формироваться сложный регенерат, в котором наряду с грубоволокнистой костной тканью определяется значительное количество зрелых соединительнотканных волокон и островки гиалинового хряща, отличных по размерам и конфигурации.

На 40 сутки половина послеоперационной полости выстилается грубоволокнистой костной тканью, в которой с участием остеокластов проходят процессы остеорезорбции.

К концу 2 месяца сложный тканевый регенерат встречается и в центральной зоне дефекта.

В дальнейшем происходит образование непосредственно костной ткани, созревание и перестройка ее структурных элементов: наблюдаются мощные балки грубоволокнистой костной ткани, пластинчатая кость и признаки формирования остеонов.

На 120 сутки в костном регенерате на фоне начала ремоделирования наблюдается интенсивное формирование гаверсовых систем.

Из приведенного ясно, что матрицей, которая обеспечивает направление пролиферации остеогенных клеток в пространстве при регенерации кости, являются волокна фибрина образованного сгустка крови.

Учитывая его распад, фибринолиз, дефрагментацию и дезориентацию волокон фибрина, становятся заметными нарушения ориентации и пролиферации остеогенных клеток.

Это приводит к образованию так называемого «сложного регенерата» - конгломерата фиброзной, хрящевой и костной тканей. Эта костная мозоль не может полноценно заменить утраченную кость в морфофункциональном отношении, что снижает плотность и прочность окружающих дефект тканей.

Поэтому не случайно сегодня в научно-практической стоматологии прослеживается тенденция к оптимизации остеорепаративных процессов.

Остеопластические материалы для репаративного остеогенеза

Для полноценной остеорегенерации необходимыми факторами являются:

• Наличие остеогенных клеток (остеогенные клетки, остеобласты)

• Достаточное количество сигнальных биомолекул, которые обеспечивают остеоиндукцию (факторы роста, морфогенетические белки)

• Формирование матрицы остеопластическим материалом, благодаря которой обеспечивается объем и форма для построения новой костной ткани и создаются условия для направленной клеточно-сосудистой пролиферации в заданном пространстве костного дефекта.

Таким образом, наличие матрицы, адекватной остеоиндукции, отсутствие посторонних клеток (фибробласты, хондробласты, эпителиоциты) обеспечивают образование непосредственно костной ткани в процессе репаративного остеогенеза.

Существует 5 главных направлений развития пластики костных полостей после различного вида хирургических вмешательств на челюстях: аутопластика, аллопластика, ксенопластика, имплантация, комбинированные трансплантаты (ткани и небиологических субстраты).

«Золотым стандартом» регенерации кости считаются аутотрансплантаты, которые обладают одновременно остеоиндуктивными и остеокондуктивными (длительно поддерживают объем, выполняя каркасную функцию) свойствами.

Однако, как показывает практика, даже достаточная мотивация не всегда побуждает больных к прохождению дополнительных инвазивных процедур, таких, как забор аутотрансплантата с подбородка или бугра верхней челюсти.

Кроме того, костные трансплантаты могут подвергаться инфицированию, а создание благоприятных условий воспринимающего ложа не всегда возможно при удалении, например, кист челюстей традиционными способами.

Помочь в подобных ситуациях призвано биоматериаловедение — новый раздел науки, который занимается разработкой прогрессивных технологий и методик и разработкой новейших остеопластических материалов.

По мнению исследователей, остеопластических материал должен быть биосовместимым и неаллергенным, иметь остеоиндуктивные качества или хотя бы быть достаточно пористым, играя роль матрицы для формирования новой костной ткани.

В области вмешательства он должен удержать кровяной сгусток, его поверхность должна быть электрически активной, способной привлекать остеогенные клетки и отталкивать микроорганизмы, предупреждая развитие патогенных бактерий.

Желательно, чтобы поверхность материала могла выполнять роль проводника индукторов костного роста, антибиотиков, кортикостероидов и других лекарственных веществ.

Сегодня оптимальным материалом для реконструктивных операций на альвеолярных отростках считается гидроксиапатит (ГАП), который составляет основу минеральной фракции кости и является матриксом для формирования костного репарата.

Гидроксиапатит включается в естественный метаболизм и позволяет новообразованной костной ткани врастать в него, поддерживая механическую целостность кости.

На основе ГАП разработано множество композиций.

В частности, созданы композиции из гидроксиапатита ультравысокой дисперсности.

Такая модификация за счет особенностей структуры стимулирует пролиферативную и функциональную активность остеобластов в области имплантации материала.

Добавив к материалу метронидазол либо другое вещество с антибактериальными свойствами, получить композиции с новыми характеристиками.

По данным исследований, композиция с антибиотиком может быть перспективным материалом для заполнения полостных костных дефектов.

Под влиянием имплантированной композиции через 3 месяца после операции очаги деструкции исполняются тенью вновь костной ткани, а через 12 месяцев структура и плотность костной ткани полностью восстанавливаются.

Присутствующий в материале метронидазол обеспечивает защиту от инфекции.

Описаны методы трансплантации в область послеоперационного костного дефекта эмбрионального остеогенного материала, для которого характерны низкая антигенная активность и высокие пластические свойства.

Разработанный отечественными авторами клеточно-коллагеновый аллобрефотрансплантат (пролиферирующие клетки-предшественники фибробластов остеогенного ряда, фиксированные на коллагеновой губке), уже через 6 месяцев приводит к полному восстановлению дефекта нормальной костью.

Группа биокомпозитних материалов, созданных на основе костных алло- и ксеноколлагенов, способствует минерализации и формированию матрикса кости, оказывая при этом противовоспалительное и противоотечное действие.

Наряду с другими современными продуктами достаточно популярен среди стоматологов-практиков России и зарубежья ксеногенный остеопластический материал «Остеоматрикс».

Проведенные клинические наблюдения свидетельствуют о его высокой эффективности при реконструктивных остеопластических хирургических вмешательствах на челюстях.

Заключение

У стоматолога возникает проблема выбора остеопластического материала для каждой конкретной клинической ситуации с учетом финансовых возможностей пациента.

Производителями предложено множество субстратов для заполнения костных дефектов. Однако, к сожалению, они обладают лишь отдельными из перечисленных выше свойств.

Положительные и отрицательные качества этих материалов достаточно подробно освещаются в профессиональной литературе.

Хотя стимуляция репаративного остеогенеза и способна предотвращать гнойные послеоперационные осложнения, атрофию и деформацию альвеолярного отростка, улучшая условия дальнейшей реабилитации больных, в каждом конкретном клиническом случае следует взвешенно подходить к способу заживления послеоперационной костной полости и выбору материала с учетом потенциальных положительных и отрицательных последствий.