Дентальная имплантация во многом является оптимальным подходом к ортопедическому лечению и реабилитации пациентов с частичной или полной потерей зубов [1]. Однако контроль стабильности имплантатов в повседневной клинической практике обладает меньшей распространенностью и не всегда проводится в достаточном объеме [2]. При этом алгоритмы наблюдения за пациентами в раннем и отдаленном периоде эксплуатации дентальных имплантатов описаны подробно, однако в ряде случаев не реализовываются клиницистами в полном объеме [3]. Это приводит к тому, что обращаемость за стоматологической помощью при возникновении осложнений после имплантации порой является не своевременной.

Процесс остеоинтеграции дентальных имплантатов и изменения морфологического состояния тканей, окружающих их, складываются из сложного комплекса адаптационных реакций организма, его физиологического и биологического ответа на вживляемые структуры [4]. В частности, это представлено каскадом белковых реакций, инвазией кровеносных сосудов, аппозицией клеток и особенно механизмами созревания новой костной ткани вокруг имплантата [5]. Успех остеоинтеграции во многом зависит от качественных характеристик альвеолярной костной ткани челюсти [6, 7]. Для оценки данных характеристик используют лучевую диагностику плотности костной ткани вокруг зоны имплантации. Эффективными и актуальными в настоящее время можно считать физические аппаратные методы оценки первичной стабильности имплантатов, так как их можно проводить в любые сроки после проведения имплантации, что позволяет своевременно выявлять возможные осложнения на этапах остеоинтеграции.

Процесс остеоинтеграции в своем классическом понимании представляет собой структурно-функциональное соединение между костью и нагружаемой поверхностью имплантата [8, 9]. Процесс остеоиндукции с образованием первичного матрикса на поверхности имплантата и непосредственное образование кости вокруг данной поверхности характеризуют первичную интеграцию дентального имплантата. Вслед за первичным образованием костной ткани происходит длительный процесс ремоделирования кости, сопровождающийся перемежающимися циклами резорбции и образования костной ткани на протяжении всего срока функционирования имплантата [10]. В основе процессов образования новой костной ткани вокруг имплантата преобладает контактный остеогенез, который может сочетаться с дистантным остеогенезом [11]. Важным фактором успешного остеогенеза и дальнейшего функционирования имплантата служит его первичная стабильность [12]. Она напрямую влияет на успех морфологических процессов остеогенеза и является по своей сути его механической стабильностью, исключающей наличие видимых движений при действии горизонтальных и вертикальных сил на имплантат, составляющих менее 500,0 г [13]. Так, микроэкскурсии имплантата уже на уровне 100 мкм могут приводить к резорбции ткани на границе между костью и имплантатом, что неблагоприятно влияет на процесс ремоделирования кости [14]. Из морфологической совокупности этапов первичной остеоинтеграции с течением времени выстраивается процесс вторичной (биологической) стабильности дентального имплантата.

Установлено, что частота потери имплантатов выше именно на ранних стадиях остеоинтеграции [15]. Отрицательные свойства микродвижений имплантата заключаются в нарушении остеогенеза вокруг его поверхности и в активизации остеокластов, которые являются ведущим фактором в механизме резорбции костных структур. Таким образом, данный процесс приводит к еще большему усилению микродвижений, исключающих успешную механическую, структурную и биологическую остеоинтеграцию дентального имплантата. Экспериментально моделировали условия, исключающие прямой контакт имплантата с костной тканью, при этом подвижность имплантата отсутствовала. По результатам эксперимента было установлено, что остеоинтеграция имплантатов прошла успешно, несмотря на отсутствие прямой связи между поверхностью имплантата и костью [16]. Данное исследование показывает, что фактор первичной стабильности имплантата является решающим при его остеоинтеграции.

Для контроля как механической, так и биологической стабильности имплантатов предложены различные методы исследования. Наиболее объективным с биологической точки зрения является гистологический метод оценки остеоинтеграции — bone-implant contact (BIC), который представляет изучение контакта имплантата с интерфейсом костной ткани [17]. Гистоморфологический метод позволяет точно определить реакции, происходящие в области контакта поверхности имплантата с костным матриксом, однако он практически неприменим в клинической практике. Для клинического исследования остеоинтеграции и преимущественно первичной стабильности используют косвенные методы диагностики, которые представлены непосредственно клиническими и инструментальными методами, такими как частотный или магнитно-резонансный анализ, периотестометрия, торк-тест, биопотенциалометрия, оценка устойчивости имплантата к торсионным силам [18, 19]. Помимо основных методов оценки стабильности имплантатов в научных исследованиях встречаются менее распространенные, в том числе экспериментальные методы с применением звука, ультразвука, лазерного излучения. Наиболее эффективными признаны физические аппаратные методы оценки первичной стабильности, так как используют объективные методы оценки системы «имплантат—кость».

К основным физическим методам оценки стабильности дентальных имплантатов относят частотно-резонансный анализ (RFA — resonance frequency analysis) [20], в основе которого лежит определение зависимости между вынужденной частотой колебаний имплантата и жесткостью окружающей его костной ткани [21]. Частотно-резонансный анализ также рассматривается как метод оценки системы ITB (implant-tissue-bone — имплантат—ткань—кость). Данное понятие выступает в качестве одной из альтернатив понятию BIC. С точки зрения анализа ITB является механической системой, что, по мнению некоторых авторов, дает основание для ее объективной оценки с помощью RFA-метода [20, 22]. Физической основой данного метода служит серия магнитных импульсов с различной частотой и периодичностью, при этом происходит регистрация устройством той частоты, при которой имплантат подвергается вибрациям с ее дальнейшим анализом. Данный метод лег в основу создания прибора Osstell. Основной принцип работы устройства реализуется путем прикрепления к имплантату посредством винтового соединения металлического намагниченного стержня (штифта), именуемого «SmartPeg». В верхней части штифта закреплен возбуждающийся электромагнитными импульсами магнит, который активируется электромагнитным импульсом и передает излучение на имплантат и окружающую костную ткань в двух направлениях: с наибольшей и наименьшей резонансной частотой. Таким образом, получают два значения коэффициента стабильности, которые демонстрируют самый высокий и низкий коэффициент стабильности имплантата в зависимости от резонанса электромагнитных колебаний имплантата и окружающей его кости [23]. Это позволяет получить пространственную оценку стабильности имплантата, а также выявить «слабую» и «сильную» сторону стабильности, а именно менее или более остеоинтегрированную часть его поверхности. Измерение производится в герцах, а показатели выражаются в условном коэффициенте стабильности имплантата (КСИ) или Implant Stability Quotient (ISQ) При этом производитель устройства на основании результатов статистических исследований приводит собственную шкалу, по которой возможно оценить степень стабильности имплантата в костной ткани. Несмотря на научные исследования, подтверждающие корреляцию показателей прибора с показателями физической стабильности имплантата, другие авторы указывают на то, что корреляция между КСИ и соотношением контакта между костью и имплантатом (BIC) не обнаруживается [24]. Кроме того, не обнаруживается соотношение между показателями КСИ и уровнем плотности кости, уровнем маргинальной кости и степенью ее атрофии [25—27]. При этом некоторые исследования подтверждают корреляцию между толщиной кортикальной кости и значениями КСИ. Параметры костной ткани в данном исследовании измеряли методом компьютерной томографии [28]. Однако L. Sennerby и соавт. (2005) [29] при изучении резорбции костной ткани вокруг дентальных имплантатов, установленных в костные ткани собак, не отметили прямой связи между выявленной рентгенологически утратой костной ткани и показателями частотно-резонансного метода. Несмотря на авторитетные исследования, подтверждающие мнение об объективности показателей устройства Osstell и возможности его использования при точном прогнозировании осложнений, связанных с вероятностью потери имплантата, научные данные все же подвергаются дискуссии [30—33]. Ряд научных исследований свидетельствует, что КСИ является условной величиной, не имеющей в своей основе прямого физического смысла [34—36]. Кроме того, ряд исследователей склоняются к тому, что КСИ напрямую не связан с показателями контакта, который формируется между имплантатом и костью, а также показателями торка на момент удаления внутрикостных опор (имплантатов) [37, 38]. Установлено также, что при различных показателях торка, варьируемых между 30 и 100 Нсм, КСИ не изменяется, и это подтверждает слабую корреляцию между этими двумя параметрами, на которую не следует опираться для объективизации данных о первичной стабильности имплантата [39]. Существуют данные, что техника частотно-резонансного исследования не позволяет достоверно выявлять степень стабильности подвижных имплантатов [40, 41]. Это объясняется тем, что физическая природа данного метода оценивает стабильность в зависимости от жесткости системы «имплантат—кость», однако клинически подвижные имплантаты обладают крайне низкой жесткостью данной системы, ограничивая возможности способа [42]. Исходя из приведенных научных данных, свидетельствующих в пользу и против объективности частотно-резонансного метода, реализуемого устройством Osstell ISQ, можно сделать вывод, что данный метод позволяет оценивать стабильность имплантатов в разные сроки остеоинтеграции и нагрузки на имплантат. Однако метод имеет недостатки и не позволяет полностью заменить собой более объективные и точные методы оценки стабильности, такие как гистологический метод и компьютерная томография.

Другим распространенным аппаратным методом является периотестометрия, которая реализуется устройством «Периотест» (Periotest). Основа его действия заключается в механическом воздействии на исследуемый объект, в частности на дентальный имплантат. Первоначально Периотест применялся для определения амортизирующих свойств тканей периодонта [43]. Кроме того, при определении степени подвижности зубов периотестометрия считается объективным методом [44]. Помимо оценки демпферных и амортизирующих свойств периодонта зубов периотестометрия активно применяется для определения механической подвижности дентальных имплантатов с целью выявления степени их первичной стабильности. Сущность работы Периотеста заключается в том, что он наносит 16 перкусионных движений рабочим элементом (бойком с пьезоэлементом) по исследуемому объекту в течение 4 с (происходит 4 колебания за 1 с). Выходное значение устройства вычисляется по сигналу акселерометра и конечный результат исследования приводится в условных единицах в значениях от –8 до +50. Рабочий цикл делится на две части: в первой части цикла происходит возбуждение механического ударного импульса, который передается на боек, во второй части — прием отзыва механической системы. Подвижные структуры показывают более длительное время контакта, соответственно, показания прибора будут более высокие, при низкой подвижности исследуемого объекта время контакта, соответственно, уменьшается. Исследования, проводимые с помощью указанного метода с целью оценки подвижности дентальных имплантатов, как правило, имеют своей целью сравнение полученных результатов с результатами оценки упругих свойств тканей периодонта. Таким образом, оценивается разница затуханий механических колебаний между имплантатом и окружающей костной тканью [43]. Однако сравнение показателей упруго-эластических и демпфирующих свойств тканей периодонта с показателями плотности костной ткани недостаточно объективно, так как вокруг имплантата при нормальном процессе остеоинтеграции не развивается соединительнотканная прослойка [45]. В случае ее развития можно говорить о процессе фиброостеоинтеграции, что является гораздо менее благоприятным вариантом интеграции имплантата [46]. Таким образом, определение подвижности дентальных имплантатов с помощью периотестометрии применимо в клинике и научных исследованиях, но данная методика также обусловливает разночтения в оценке объективности результатов ее применения. В источниках литературы указывается, что прогноз функционирования имплантата, дающийся исключительно на основе результатов данного метода исследования, может быть недостаточно обоснован [47]. Кроме того, показатели подвижности, измеряемые путем периотестометрии, приводятся в условных единицах, не имеющих конкретной интерпретации в физических величинах [34—36]. Несмотря на некоторые замечания по применению периотестометрии, ряд источников свидетельствует и подтверждает результатами своих исследований положение о том, что показания прибора объективно применимы для комплексной оценки стабильности имплантатов [12, 48, 49]. Оба приведенных аппаратных метода, несмотря на некоторые неточности, являются перспективными технологиями, так как доступны и легко применимы в любых клинических условиях.

Помимо приведенных методов оценки первичной стабильности имплантатов существуют менее распространенные в клинической практике, но обладающие обоснованной объективностью способы. Описывается методика лазерного тестирования стабильности дентального имплантата, в которой на аналогах костной ткани с установленным в них имплантатом моделируются воздействия сил, аналогичных таковым при реальной эксплуатации имплантата. Измерения проводятся с помощью лазерного луча для установления связи между вращающим моментом нагрузки и углом поворота имплантата в ответ на нее. Результаты исследования установили некоторую отрицательную и положительную корреляцию показателей стабильности имплантатов, определяемых при помощи лазерного метода, частотно-резонансного метода, а также периотестометрии [35].

Существует метод оценки стабильности имплантатов с применением электромеханического импеданса, который реализуется применением нескольких пьезокерамических элементов (преобразователей), прикладывающихся к исследуемому материалу. В качестве материала может быть использован жесткий полиуретан и твердый шовный герметик для имитации человеческой кости, в который устанавливается имплантат. Стабильность имплантатов оценивали по различным показателям и вариантам приложения сил. Было установлено, что для полной оценки частотной характеристики системы интегрированного имплантата необходимо учитывать массу, жесткость и коэффициент демпфирования. По результатам исследования получены данные о возможностях применения электромеханического импеданса, а также о возможности использования указанных искусственных материалов, имитирующих костную ткань, в условиях эксперимента [50].

Метод компьютерного модального анализа был предложен с целью измерения собственной резонансной частоты исследуемой структуры. Теоретический модальный анализ, основанный на предварительном получении объективных показателей (модуль Юнга, коэффициент Пуассона, плотность материала), позволяет исследовать вибрационные характеристики таких объектов, которые затруднительно подвергать вибрации, например, дентальные имплантаты. Теоретически, такое трехмерное моделирование можно использовать для расчета ожидаемого напряжения и деформации в различных смоделированных уровнях периимплантационной области костной ткани [51].

Существует «метод ударного молота», который заключается в воздействии на исследуемый объект кратковременного удара как источника силы. На основании анализа данного удара по звуковым параметрам становится возможным количественное определение ответной волны в виде дислокации, скорости, ускорения, напряжения исследуемых структур, что потенциально может дать информацию о стабильности дентального имплантата [51].

Предложен метод использования количественного ультразвука для оценки стабильности дентальных имплантатов, интегрированных в бедренную кость кроликов, в условиях эксперимента. Особенность данного метода заключается в том, что измерения биомеханической стабильности проводили специально разработанным ультразвуковым устройством, отражающим параметры стабильности имплантатов в объективных физических величинах — мегагерцах. Данный метод ранее был предложен M. De Almeida и соавт. (2007) [52] как альтернативный метод оценки биомеханических характеристик имплантатов. В экспериментальном исследовании R. Vayron и соавт. (2014) [53] с помощью оригинального ультразвукового устройства оценивали первичную стабильность дентальных имплантатов и ее изменения в процессе их остеоинтеграции. Результаты исследования вызывают интерес тем, что было предложено провести корреляцию между полученными показателями устройства и оцениваемым в ходе работы параметром BIC как одним из наиболее объективных критериев остеоинтеграции дентальных имплантатов. Особенность разработанного устройства заключается в том, что применяемые контактные преобразователи (датчики) позволяют оценивать стабильность имплантата в перпендикулярном направлении по отношению к окружающей костной ткани, что отражает привычные нагрузки в ходе эксплуатации имплантатов. Исследования остеоинтеграции проводили сразу после установки имплантатов в костную ткань и спустя 2, 6, 11 нед после первичного заживления периимплантационной зоны. По данным авторов, эти сроки соответствуют оптимальному времени заживления и ремоделирования костной ткани, согласовывающемуся с результатами, полученными в ходе аналогичных исследований [54]. В процессе и после остеоинтеграции было проведено гистологическое исследование, также на данном этапе работы было установлено среднее значение BIC, что позволяло объективизировать данные, полученные ультразвуковым методом. Таким образом, было возможно сравнить гистологические изменения, оцениваемые по различным параметрам новообразования и ремоделирования костной ткани, окружающей имплантаты, с показателями ультразвукового прибора. При этом авторы указывают, что ультразвуковой отклик имплантата зависит не только от соотношения BIC, но и от механических свойств костной ткани, находящейся в прямом контакте с имплантатом; эти показатели невозможно полностью оценить с помощью только гистологического исследования. Следовательно, данные методы не являются взаимозаменяемыми, но дополняют друг друга при комплексной оценке первичной и вторичной стабильности дентального имплантата. В ходе исследования получаемые показатели также одновременно контролировали показателями устройства Osstell. По результатам исследования ультразвуковой анализ показал себя как перспективный и объективный метод, имеющий корреляцию с коэффициентом BIC и частотно-резонансным анализом, что позволяет проводить сравнительные исследования. При этом не исключается возможность аппаратной клинической реализации данного метода.

Заключение

Исходя из приведенных опытов использования различных диагностических систем, определяющих первичную стабильность дентальных имплантатов, можно сделать заключение, что помимо наиболее распространенных способов, таких как частотно-резонансный анализ и периотестометрия, заслуживают внимания и экспериментальные методы. Внимание к физической природе устройств, определяющих показатели пространственной стабильности имплантата, оправдано тем, что для практически реализуемой и доступной оценки необходимы объективные методы, показатели которых возможно сопоставлять с достоверными признаками интеграции имплантата. Аппаратный контроль стабильности имплантата позволяет демонстрировать результаты исследований в определенных физических величинах, а также сопоставлять данные результаты с показателем BIC. Это направление оценки стабильности имплантатов среди распространенных методов представляется перспективным, но требует дальнейшего теоретического и практического развития.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.