Атрофия альвеолярного отростка, характеризующаяся дефицитом костной ткани, представляет собой наиболее часто встречающуюся форму патологии зубочелюстной системы. Актуальность этой проблемы подтверждается данными литературы. Так, показано, что необходимость проведения реконструкции альвеолярных отростков при горизонтальных и вертикальных дефектах в зоне атрофии, перед установкой дентальных имплантатов возникает, по данным разных авторов, в 60—90% случаев [4, 6—8].

Для восполнения утраченного объема альвеолярной части челюстей «золотым стандартом» являлся костный аутотрансплантат. Однако операция с применением костных аутотрансплантатов сопряжена с дополнительной травмой. Снижение высоты альвеолярного отдела вызывает необходимость в проведении подготовительного этапа, включающего оперативные вмешательства, направленные на увеличение объема костной ткани и создание таким образом оптимальных условий для дентальной имплантации [1, 2, 5, 9, 10]. Одним из перспективных направлений в поиске новых средств и методов восполнения дефицита костной ткани в области альвеолярного гребня следует признать разработку нативных и синтетических заменителей костной ткани.

Так, на основании данных экспериментального исследования, проведенного на крысах, А.М. Панин рекомендовал к применению в клинической практике из 3 исследованных биокомпозиционных материалов (биоматрикс, алломатрикс-имплант и биоматрикс-имплант) с целью увеличения объема альвеолярной части нижней челюсти алломатрикс-имплант, содержащий сульфатированные гликозаминогликаны [3]. Этот материал вызывает слабую воспалительную реакцию и способствует развитию раннего репаративного остеогенеза.

Новым шагом в этом направлении явился кальций-фосфатный остеопластический материал Norian CRS, недавно предложенный к применению в США. По замыслу разработчиков, этот материал может быть использован для восстановления объема костной ткани при ее дефиците в челюстно-лицевой области.

Поскольку в литературе отсутствуют достаточно полные данные о характере процессов, происходящих при взаимодействии этого материала с костной тканью, мы предприняли исследование, в задачи которого входило:

— определение в эксперименте на лабораторных животных интеграционного потенциала кальций-фосфатного остеопластического материала;

— определение сроков и характера его замещения новообразованной костной тканью.

Костный цемент Norian Craniofacial Repair System (CRS) Fast Set — это пластичный заменитель костного вещества, затвердевающий при температуре тела. Образцы материала поступали в работу в 2 емкостях: одна — чашечка, содержит стерильный порошок (фосфат кальция) в стандартной упаковке, и флакон со стерильным водным раствором (фосфата натрия). Карбонизированный апатит (содержание карбоната 4—6%) составляет 60—70% сухой массы кости. Благодаря 5% содержанию карбоната исследуемый остеопластический материал имеет близкое сходство с составом кости. Гидроксиапатит, который обычно считается минеральной фазой кости, в отличие от карбонизированного апатита не содержит карбоната.

В процессе настоящего исследования мы отмечали, что при смешивании компонентов образуется пластичная масса, которая может использоваться для наращивания и восстановления черепно-лицевого скелета, в том числе для устранения или заполнения повреждений черепно-лицевых костей и краниотомических разрезов. После полного отвердения костный цемент имеет близкое сходство с минеральной фазой костной ткани.

Материал легко формуется и хорошо подходит для имплантации в случаях деформации альвеолярного гребня и для применения «внакладку». Затвердевает в теплой влажной среде: нет необходимости контролировать влажность в операционном поле. Изотермическое затвердевание предотвращает термическое повреждение окружающих мягких тканей. Быстрое затвердевание (3—6 мин) способствует сокращению продолжительности операции.

Максимальная прочность на сжатие, составляющая около 30 МПа, достигается через 24 ч: это в 2—6 раз превышает прочность на сжатие губчатого вещества кости (Handling Technique Norian CRSFast Set Putty).

Материал можно наносить при помощи шпателя или пальцами одетой в перчатку руки. Вручную придавали цементу надлежащую форму или использовали для этого хирургический инструментарий, увлажняя физиологическим раствором поверхность материала. При использовании материала «внакладку» периметр зоны деформации вырезан или высверлен таким образом, чтобы цемент полностью заполнял дефект. Кроме того, в зоне имплантации для улучшения механического сцепления цемента с костью должны быть созданы бороздки.

Если для заполнения в зоне дефицита кости требуется большое количество материала, то он может быть смешан и добавлен дополнительно в течение двухминутного периода имплантации еще один комплект компонентов. Если двухминутный период имплантации истек, рекомендуется выждать 6 мин, чтобы костный цемент полностью затвердел, лишь затем накладывать дополнительное количество материала. При нанесении добавочного слоя поверхность материала не должна быть влажной или покрыта кровью во избежание ухудшения механического сцепления между слоями. До периода полного отвердения материал не должен быть влажным, а после этого в ране его следует увлажнять капельным орошением теплым физиологическим раствором (при температуре около 37 °С).

Экспериментально-морфологическое исследование было проведено на 24 крысах-самцах — Rattus sp. Возраст к моменту операции 12—13 нед, масса тела 350—450 г.

Животным устанавливали титановый винт, имитирующий дентальный имплантат и остеопластический материал Norian CRS, объем для всех животных — 3 см^​3​᠎(3 упаковки). Количество применяемого материала дозировали индивидуально у каждого животного (у одних животных винт имплантата укрывался полностью, у других — до нижней границы головки винта имплантата).

В качестве имплантатов использовали титановые винты фирмы «Конмет» диаметром 1,5 мм, длиной 4,0 мм.

Перед операцией и перед выведением животного из эксперимента производили рентгенологический контроль исследуемой области портативным рентген-аппаратом Osstem.

Методика операции. Операцию проводили под общим обезболиванием — кетамин с ксилазином (1:1 по объему в одном шприце) из расчета 0,15 мл препарата на 100 г массы животного. Животное фиксировали на станке, проводили рентгенологический контроль нижней челюсти слева.

Делали послойные разрезы кожи и мягких тканей, обнажали кость в области тела нижней челюсти, сверлом диаметром 1,2 мм высверливали сквозное отверстие для установки титанового винта.

После установки титанового винта, который выстоял над поверхностью кости, замешивали остеопластический материал и наносили его на кость, пломбируя титановый винт со всех сторон. Рану по всей толще тканей фиксировали по ходу операции раноотводящими крючками.

Завершали нанесение материала в пределах 2 мин, затем проводили ревизию операционного поля, выжидали 3—6 мин и послойно ушивали рану непрерывным швом — викрил 4/0. Контроль кровотечения проводили по ходу операции. На поверхность раны по линии швов у всех подопытных животных аэрозолем Aluspray наносили алюминиевую пленку.

Сразу после операции вводили внутримышечно антибиотик эндофлоксацин 5% по 0,1 мл на животное из расчета примерно 10 мг на 1 кг массы тела. Повторно антибиотик вводился на 2-е сутки после операции.

Методика гистоморфологического исследования

На 21, 60, 120 и 180-е сутки после хирургической операции крыс выводили из опыта посредством эвтаназии в СО2-камере. Выделяли левую половину нижней челюсти и помещали в 10% нейтральный формалин. Выделенную кость у всех животных фотографировали с наружной и внутренней стороны. После фиксации образцы костной ткани декальцинировали в 25% Трилоне Б.

Из каждого образца вырезали тканевый блок, включающий область операции, обезвоживали, пропитывали парафином и готовили срезы толщиной 6—7 мкм. Из каждого блока нарезали серии срезов, каждый 5-й и 20-й срезы окрашивали гематоксилином и эозином либо по методу Ван-Гизона пикрофуксином. Общее количество срезов с каждого образца составляло 30—40.

Для проведения микроскопического анализа использовали: микроскоп проходящего света DMLA Leica, видеокамеру Photometrics Cool SNAP cf, программа для визуализации Мекос. Окрашенные срезы визуализировались при увеличении микроскопа 100, 200, 400, для создания обзорных микрофотографий использовалась программа «Виртуальный микроскоп» при увеличении микроскопа 100.

Нумерация срезов проводилась в той же последовательности, в которой они срезались: № 1, № 2, № 3 и т. д.

К 21-м суткам в области контакта костного ложа нижней челюсти с остеопластическим материалом в большинстве случаев отмечалась выраженная гиперплазия периоста костного ложа нижней челюсти. К этому сроку в большинстве случаев клеточно-волокнистые элементы из надкостницы вместе с кровеносными сосудами активно прорастали в остеопластический материал вдоль титанового винта и в этой области уже появлялись небольшие участки грубоволокнистой новообразованной костной ткани. Процесс начинался с активной пролиферации моноцитарных элементов типа макрофагов, которые вызывали биодеградацию/биорезорбцию фосфата кальция в составе остеопластического материала.

Следующим этапом процессов являлась дифференциация преостеобластических клеток в остеобласты, которые начинали формировать грубоволокнистые костные трабекулы. Столь же рано начиналось объединение новообразованных костных трабекул в единые системы (рис. 1).

В процессе образования новой кости наблюдались два типа остеогенеза, энхондральный (непрямой) и интрамембранный (прямой). Энхондральный тип остеогенеза наблюдался со стороны эндоста, а интрамембранный тип — со стороны периоста (рис. 2).

В области верхней части костного цемента формировалась соединительнотканная капсула, которая объединялась с волокнистым слоем периоста и полностью изолировала костный цемент от окружающих мягких тканей. По мере формирования новых костных трабекул происходило постепенное замещение костного цемента новой костью.

К 60-м суткам опыта периост костного ложа в области контакта с костным цементом был по-прежнему утолщен. В нем наблюдались явления ангиогенеза и разрастание соединительнотканных элементов, проникающих в цемент.

В целом наблюдалось нарастание удельного веса вновь образованных костных структур, представленных в основном грубоволокнистыми костными трабекулами. Местами костная ткань проявляла тенденцию к компактизации при сохранении грубоволокнистого характера ее матрикса (рис. 3).

Новообразование костной ткани, замещающей костный цемент, происходило главным образом за счет остеогенеза интрамембранного типа.

К 120-м суткам после операции наблюдалась умеренная гиперплазия волокнистого слоя периоста костного ложа нижней челюсти в области контакта с остеопластическим материалом. При этом прорастание соединительной ткани с кровеносными сосудами со стороны периоста костного ложа в остеопластический материал отмечалось у всех крыс, хотя и было несколько менее выраженным по сравнению с 60-ми сутками опыта (рис. 4).

В отдельных еще редких участках новообразованной костной ткани намечалась перестройка костного вещества в более зрелую пластинчатую субстанцию, появлялись сформированные остеонные структуры.

В то же время вблизи титанового винта у большинства животных наблюдались обширные участки новообразованной кости.

Довольно часто у края остеопластического материала располагались гигантские многоядерные клетки.

На 120-е сутки началась перестройка незрелой грубоволокнистой костной ткани в зрелую пластинчатую кость. В эти сроки эксперимента отмечалось значительно большее развитие, чем на 60-е сутки, костномозговых полостей, содержащих сформированный красный костный мозг.

Отмечалась тенденция к почти полной редукции соединительнотканной прослойки между имплантатом и новообразованной костной тканью, что оценивается как проявление активно текущего процесса остеоинтеграции.

На 180-е сутки у всех животных данной группы наблюдалось формирование молодой костной ткани в области, прилежащей непосредственно к титановому винту. У животных этой группы наблюдалось начало вторичной перестройки матрикса вновь образованной костной ткани в пластинчатую субстанцию с формированием многочисленных лакун, заполненных миелоидной тканью.

Проведенное экспериментально-морфологическое исследование выявило ряд закономерностей, определяющих динамику костеобразовательного процесса, который обусловливает замещение исследуемого костнопластического материала.

Процесс его замещения новообразованными костными структурами носит двухкомпонентный характер. С одной стороны, как необходимая компонента процесса, происходит резорбция остеопластического материала. По механизмам и содержанию ее следует рассматривать как процесс биодеградации, осуществляемый при участии собственных ферментных систем организма. Биодеградация материала осуществляется моноцитарными клетками макрофагального типа и гигантскими многоядерными клетками.

Источником для клеточных элементов, прорастающих в остеопластический материал, являются перивазальные элементы, обладающие свойствами полипотентных клеток, способных дифференцироваться в нескольких направлениях, в том числе, очевидно, давая начало остеогенному ростку. Таким образом, сосудистые структуры выполняют не только трофическую, но и формообразующую роль.

В качестве второго компонента выступает новообразование костной ткани, которая формируется по «лекалу» кальций-фосфатного остеопластического материала. Таким образом, исследованный материал обладает остеокондуктивными свойствами.