Динамика репаративной регенерации дефектов нижней челюсти, замещенных различными имплантатами с использованием стволовых клеток по данным компьютерной томографии (Экспериментальное исследование)

Предложено большое количество методик и материалов для замещения дефектов нижней челюсти. Согласно статистическим данным, костная ткань является наиболее часто используемым материалом в медицине, отставая по числу трансплантаций только от препаратов крови.

Материалы для костной пластики традиционно классифицируют на аутогенные, аллогенные, ксеногенные.

Несмотря на обилие различных методик, восстановление дефектов нижней челюсти остается одной из сложных и до конца не решенных проблем в стоматологии и челюстно-лицевой хирургии.

Повысить эффективность хирургических лечебно-реконструктивных методов и средств возможно путем внедрения современных технологий. Одним из перспективных направлений является использование мультипотентных мезенхимальных стволовых клеток костного мозга (ММСК).

О положительном влиянии ММСК на регенерацию кости сообщается во многих публикациях [1, 2].

В настоящем исследовании приведены результаты сравнительного рентгенологического анализа структуры формирующейся кости и скорости репаративной регенерации при экспериментальном замещении дефекта нижней челюсти у кроликов аутогенными фрагментами кости, аллогенным лиофилизированным деминерализованным костным матриксом (ЛДКМ) и ЛДКМ, в который предварительно заселялись ММСК.

Работа выполнена на 24 кроликах обоих полов породы шиншилла с массой тела 2,5—2,8 кг. В соответствии с этапами исследования были сформированы три экспериментальные группы: 1-я (аутотрансплантат) — у животных этой группы операционный дефект нижней челюсти замещался костным трансплантатом, взятым с противоположной стороны; 2-я (ЛДКМ) — в сформированный дефект помещался трансплантат в виде фрагмента лиофилизированной кости кролика и 3-я (ЛДКМ+ММСК) — в костный дефект трансплантировали фрагмент ЛДКМ, предварительно заселенный ММСК. Комбинации трансплантируемого материала на обеих сторонах нижней челюсти позволили получить материал для исследования в широком временном диапазоне — от 2 до 18 нед после операции.

Для формирования операционного дефекта под общим обезболиванием (золетил 100 — 1 мл и 2% рометар — 1 мл, внутримышечно), обнажалась передненижняя поверхность нижней челюсти в области ее тела. С помощью тонкой фрезы выпиливался и удалялся небольшой, размером около 5×5 мм, участок передней пластинки, включая и край челюсти. В образовавшийся дефект помещался фрагмент аутокости, взятый с другой стороны, фрагмент костного матрикса или тканевый конструкт, содержащий ММСК. Рана ушивалась послойно наглухо. В течение 5—7 дней после операции животные получали внутримышечно антибиотик энроксил (5% 0,1 мл на 1 кг массы тела). Материал для рентгенологического исследования забирался в каждой экспериментальной группе через 2—4, 6—8 и 16—18 нед после операции.

ЛДКМ, произведенный по оригинальной технологии, и тканевой конструкт на его основе, содержащий клетки, были любезно предоставлены Институтом экспериментальной медицины и биологии Самарского государственного медицинского университета.

Для заселения фрагментов ЛДКМ (носитель) использовалась чистая культура ММСК костного мозга кроликов.

Компьютерную томографию (КТ) проводили на базе отделения лучевой диагностики ФГБУ «ЦИТО им. Н.Н. Приорова» Минздрава России на мультиспиральном (многосрезовом, мультидетекторном) компьютерном томографе.

Предварительно проводили подготовку препарата для выполнения К.Т. Препарат нижней челюсти извлекали путем анатомической препаровки. Удаляли все мягкие ткани. Затем препарат фиксировали в 10% растворе формалина в течение 10 дней.

Непосредственно перед сканированием препарат нижней челюсти помещался на стол компьютерного томографа основанием нижней челюсти книзу. Выполнялось спиральное сканирование (мультиспиральная компьютерная томография — МСКТ) зоны интереса с толщиной среза 0,6 мм. После получения базовых аксиальных изображений (соответствуют фронтальной плоскости челюсти) выполняли постпроцессорную обработку изображений с построением мультипланарных реконструкций (МПР) в кососагиттальной плоскости (параллельно ветви и телу нижней челюсти). На полученных изображениях измеряли размеры кортикального дефекта. На завершающем этапе производилось построение трехмерных (3D) реконструкций изображений с целью получения объемного представления о характере процесса.

1-я группа — аутотрансплантат (АТ).

На ранних сроках 2—4 нед после аутотрансплантации нами определялся пострезекционный дефект, который по своим размерам практически равнялся первоначальному. Границы его имели нечеткие неровные контуры за счет признаков периферической остеорепарации. В половине наблюдений визуализировались начальные признаки перестройки АТ, в остальных случаях АТ не определялся, что говорит о резорбции последнего (рис. 1).

На сроке 6—8 нед после операции пострезекционный дефект во всех наблюдениях уменьшился до 3—4 мм. Границы его имели выраженно нечеткие неровные контуры за счет признаков периферической остеорепарации, визуализировались признаки перестройки аутотрансплантата (рис. 2).

В отдаленные сроки после аутотрансплантации (16—18 нед) пострезекционный дефект во всех случаях отсутствовал, вновь сформированный кортикальный слой был несколько деформирован, истончен (рис. 3).

2-я группа — лиофилизированный аллотрансплантат (ЛАТ).

После трансплантации ЛАТ на сроке 2—4 нед пострезекционный дефект в половине случаев имел первоначальные размеры, в остальных — уменьшен до 3—3,5 мм. Границы его имели умеренно нечеткие, неровные контуры за счет признаков периферической остеорепарации. Во всех наблюдениях визуализируются начальные признаки перестройки ЛАТ (рис. 4).

К 6—8 нед в половине наблюдений определялось полное закрытие пострезекционного дефекта, вновь сформированный кортикальный слой тонкий. Визуализировались признаки идущей перестройки лиофилизированного трансплантата. В остальных случаях сохраняется остаточный костный дефект до 1,5 мм, с наличием в его проекции лиофилизированного трансплантата с признаками идущей перестройки (рис. 5).

В отдаленные сроки после трансплантации ЛАТ (16—18 нед) пострезекционный дефект во всех случаях отсутствовал, вновь сформированный кортикальный слой по толщине соответствовал интактному корковому слою (рис. 6).

3-я группа — ЛАТ с иммобилизованными ММСК.

После имплантации матрикса, заселенного ММСК, через 2—4 нед пострезекционный дефект во всех случаях характеризовался наполовину меньшими размерами (2—3 мм) по сравнению с первоначальным. Границы его имели выраженно нечеткие, неровные контуры за счет признаков периферической остеорепарации (рис. 7).

На сроке 6—8 нед пострезекционный дефект во всех случаях отсутствовал, вновь сформированный кортикальный слой был несколько деформирован, истончен (рис. 8).

В отдаленные сроки (16—18 нед) пострезекционный дефект во всех случаях отсутствовал, вновь сформированный кортикальный слой по толщине соответствовал интактному корковому слою (рис. 9, а—в).

Сравнительный анализ динамики рентгенологической картины при замещении дефекта тела нижней челюсти у кроликов по данным МСКТ позволяет прийти к заключению, что на сроке 2—4 нед наиболее выраженные признаки остеорепарации пострезекционного дефекта отмечались во 2-й и 3-й группах. А в срок 6—8 нед наиболее выраженные признаки остеорепарации пострезекционного дефекта с полным его закрытием отмечались в 3-й группе.

Следовательно, по данным МСКТ, наилучшие результаты остеорепарации пострезекционного дефекта с полным его закрытием и восстановлением первоначальной структуры костной ткани отмечались в 3-й группе.

Анализ данных МСКТ позволяет сделать вывод о наибольшей эффективности использования для закрытия дефектов костей ЛАТ со стволовыми клетками, что подтверждается уменьшением сроков остеорепарации и полнотой восстановления костной структуры.