Автореферат и диссертация по медицине (14.01.14) на тему:Клинико-лабораторное обоснование применения винтовых дентальных имплантатов с развитой топографией и биоактивными свойствами поверхности

\

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

04201460492 Н° пРавахРУкописи

Перикова Мария Григорьевна

КЛИНИКО-ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ВИНТОВЫХ ДЕНТАЛЬНЫХ ИМПЛАНТАТОВ С РАЗВИТОЙ ТОПОГРАФИЕЙ И БИОАКТИВНЫМИ СВОЙСТВАМИ

ПОВЕРХНОСТИ

14.01.14 - стоматология

Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор С.В. Сирак

Ставрополь - 2014

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЙ ВЗГЛЯД НА СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ОСТЕОИНТЕГРАЦИИ ПРИ ДЕНТАЛЬНОЙ ИМПЛАНТАЦИИ (Обзор

литературы) 12

1.1 Биология остеоинтеграции дентальных имплантатов 12

1.2 Современные способы обработки поверхности дентальных имплантатов 14

1.3 Шероховатость поверхности дентальных имплантатов как ключевой фактор успешной остеоинтеграции 21

1.4. Резюме 25

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 27

2.1 Материалы и методы лабораторного исследования 27

2.2 Материал и методы экспериментально-морфологического исследования 30

2.3 Материал и методы клинической части исследования 32

2.4 Методы статистического анализа 35 ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЛАБОРАТОРНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ 36

3.1. Результаты изучения микроструктуры поверхности внутрикостной части дентальных имплантатов по морфологическим показателям 36

3.2. Результаты изучения микроструктуры поверхности внутрикостной части дентальных имплантатов по цифровым показателям 42 ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-

МОРФОЛОГИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ 54

ГЛАВА 5. РЕЗУЛЬТАТЫ КЛИНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ 67

5.1. Результаты клинико-рентгенологического контроля степени остеоинтеграции дентальных имплантатов 67

5.2. Результаты измерения стабильности дентальных имплантатов с помощью частотно-резонансного анализа 80 ГЛАВА 6. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ 83 ВЫВОДЫ 93 ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 95 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 96 Приложение

Список сокращений

1. ACM - атомно-силовая микроскопия

2. ПВЧВДИ - поверхность внутрикостной части винтовых дентальных имплантатов

3. ВДИБП - винтовой дентальный имплантат с биоактивным покрытием

4. ВДИМО - винтовой дентальный имплантат с машинной обработкой поверхности

5. КСИ - коэффициент стабильности имплантата

6. ПЗ - периимплантатная зона

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы

На сегодняшний день дентальная имплантация - рутинная операция, выполняемая в амбулаторных условиях, которая пользуется все большим спросом среди пациентов. Как известно, спрос рождает предложение, поэтому на стоматологическом рынке появляется огромное количество различных систем дентальных имплантатов [6, 16, 18, 26, 30, 38, 159]. Факторами, определяющими полноценную остеоинтеграцию дентальных имплантатов, являются биосовместимость, форма и качество поверхности имплантата [17, 34, 41, 45, 70, 81, 148, 153, 157, 160]. Поверхность используемого имплантата должна обладать высокой чистотой и достаточной шероховатостью для обеспечения адекватной остеоинтеграции за счет улучшения контакта кости и имплантата, что достигается благодаря увеличенной топографии его поверхности [7, 10, 49, 54, 61, 74, 80, 89, 102, 141, 155, 158].

Полноценный процесс репаративной регенерации является главным фактором, влияющим на механическую целостность соединения имплантата и кости. О. ВиБег (2000) выдвинул предположение о том, что грубая (шероховатая) поверхность имплантата является одним из важных факторов, влияющих на успех имплантации [73]. Как известно, все способы преобразования поверхности дентальных имплантатов направлены, главным образом, на увеличение площади сцепления имплантата с костью, т.е. на увеличение степени шероховатости [28, 95, 103, 152, 161].

Однако некоторые авторы считают, что комбинация рисунка на поверхности имплантата, размер, распределение вершин и впадин - все, что характеризует топографию поверхности, может значительным образом повлиять на соприкосновение и механическое соединение кости и имплантата. Поверхность имплантата должна иметь оптимальную макро- и

микроструктуру, а также обладать биоактивными свойствами для создания прочного соединения с растущей костной тканью [106, 142, 147, 151, 154].

Несмотря на постоянное совершенствование систем дентальных имплантатов и высокий профессионализм врачей-имплантологов, при использовании современных систем, как отечественных, так и зарубежных, в 3-7% случаев возникают различные осложнения в постимплантационном периоде, которые не связаны с наличием сопутствующей патологии у пациентов, с нарушением хирургического протокола или с осложнениями ортопедического этапа лечения. Выявленные осложнения могут быть связаны с качеством поверхности внутрикостной части дентальных имплантатов, которое зависит от способа обработки и не контролируется врачом в ходе операции, кроме этого, от качества поверхности зависит и первичная механическая стабильность дентальных имплантатов [28, 29, 33, 37, 50, 58, 62, 64, 67, 108, 121, 150].

Среди всего многообразия способов модификации поверхности дентальных имплантатов сложно определить наилучший метод, обеспечивающий оптимальную топографию и свойства поверхности, что создает определенные сложности при планировании операции дентальной имплантации и прогнозировании возможных осложнений.

В связи с вышесказанным, изучение влияния топографии и свойств поверхности винтовых дентальных имплантатов на процесс остеоинтеграции является актуальным и необходимым научным исследованием.

Цель исследования:

Повышение эффективности лечения пациентов с дефектами зубных рядов за счет использования винтовых дентальных имплантатов с развитой топографией и биоактивными свойствами поверхности.

Задачи исследования:

1. С помощью атомно-силовой микроскопии изучить топографию поверхности винтовых дентальных имплантатов с различной модификацией поверхности их внутрикостной части.

2. Установить основные параметры микрорельефа поверхности винтовых дентальных имплантатов, усиливающие их остеоинтеграцию, и оценить корреляционную связь между глубиной шероховатости и толщиной пористого слоя.

3. Разработать рабочую классификацию винтовых дентальных имплантатов с учетом цифровых и математических показателей топографии их поверхности.

4. В эксперименте на лабораторных животных установить сроки остеоинтеграции винтовых дентальных имплантатов в основной и контрольной группах.

5. Провести сравнительный анализ клинических результатов остеоинтеграции винтовых дентальных имплантатов в основной и контрольной группах.

6. Оценить клинические результаты применения винтовых дентальных имплантатов в основной и контрольной группах.

Научная новизна

Определены основные параметры микрорельефа поверхности винтовых дентальных имплантатов, усиливающие их остеоинтеграцию.

Впервые установлена связь между шероховатостью и пористостью поверхности винтовых дентальных имплантатов.

Впервые разработана рабочая классификация винтовых дентальных имплантатов с учетом топографии их поверхности.

Установлен характер и сроки минерализации костного регенерата вокруг винтового дентального имплантата с биоактивным покрытием, низкий уровень хронической токсичности бонитового покрытия винтового дентального имплантата на организм, подтверждаемый отсутствием воспалительной реакции в периимплантатной зоне.

Впервые установлено, что характерной особенностью репаративного процесса в основной группе наблюдения является активное взаимодействие

бонитового покрытия с грубоволокнистой соединительной тканью, проявляющееся организацией и прорастанием последней сквозь поры в нем.

Установлено, что бонитовое покрытие обладает выраженными биоактивными и остеокондуктивными свойствами (активная репаративная регенерация кости в 3 и 6 месяцев), является полностью биоинертным для организма, что позволяет использовать его при дентальной имплантации с сокращением сроков последующего ортопедического лечения.

Научно доказано, что имплантация винтовых дентальных имплантатов с биоактивным покрытием позволяет обеспечить формирование полноценного комплекса «имплантат-кость» в сроки от 3 до 4 месяцев.

Научно-практическая значимость

Научно обосновано и практически доказано, что дентальные имплантаты с биоактивным покрытием имеют более развитую топографию поверхности, что способствуют сокращению сроков остеоинтеграции.

Разработанная рабочая классификация винтовых дентальных имплантатов позволяет обосновать выбор той или иной системы дентальных имплантатов для ускорения сроков остеоинтеграции.

Полученные данные дополняют современные представления о строении костной ткани на границе раздела «кость-имплантат» при использовании винтовых дентальных имплантатов с биоактивным бонитовым покрытием, что является основанием для последующих исследований в дентальной имплантологии.

Определены сроки начала формирования костной ткани после установки винтовых дентальных имплантатов с биоактивным бонитовым покрытием, что имеет важное значение при планировании ортопедического этапа стоматологического лечения.

Выявленные особенности взаимодействия биоактивного покрытия с костной тканью могут быть учтены в челюстно-лицевой хирургии для дифференцированного подхода к использованию различных систем

винтовых дентальных имплантатов и разработки новых технологий обработки их поверхности.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Методика изучения поверхности винтового дентального имплантата с помощью атомно-силовой микроскопии позволяет оценить структуру и основные параметры топографии его поверхности, влияющие на остеоинтеграцию в донагрузочный период.

2. Бонитовое покрытие винтовых дентальных имплантатов стимулирует остеогенез и способствует формированию полноценного костного регенерата вокруг дентального имплантата.

3. Винтовые дентальные имплантаты с развитой топографией поверхности обеспечивают максимальные показатели шероховатости.

4. Развитая топография и биоактивные свойства поверхности внутрикостной части винтовых дентальных имплантатов сокращают сроки донагрузочного периода.

Внедрение в практику результатов исследования

Автор является победителем программы УМНИК-2014, учрежденной Правительством РФ, проводимой «Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере», заключен государственный контракт: №7218р/07315 по инновационному проекту «Разработка тканеинженерной конструкции на основе дифференцированных экто-мезенхимальных полипотентных клеток из подслизистого слоя мягкого неба, иммобилизованных на пористом нерезорбируемом титане для субантральной аугментации при установке дентальных имплантатов». В результате поэтапного финансирования научной работы, которая легла в основу диссертационного исследования, автором разработаны новые методы имплантологического лечения больных.

Материалы диссертационного исследования используются в учебном

процессе на кафедрах стоматологии, хирургической стоматологии и челюстно-лицевой хирургии, ортопедической стоматологии Ставропольского государственного медицинского университета.

Результаты исследования внедрены и используются в лечебной работе государственных и частных учреждений, в том числе стоматологической поликлинике №1 г. Ставрополя, стоматологической поликлинике г. Михайловска, стоматологических отделениях центральных районных больниц городов Буденновск и Ипатово Ставропольского края, в частных стоматологических клиниках «Фитодент» и «Полет».

Личный вклад автора в исследование

Диссертантом разработаны основные идеи и алгоритм обработки результатов проведенного исследования. Автор самостоятельно провела подробный анализ современной литературы, разработала методологические и методические основы исследования, лично выполнила основные методики исследования (лабораторные, экспериментальные, морфологические, рентгеноскопические, рентгенографические, клинические), разработала экспериментальную модель исследования, курировала животных в течение всего времени наблюдения. Автором разработаны протоколы исследований, позволяющие получить информацию по теме диссертации, осуществлять выкопировку сведений из официальной медицинской документации. Результаты исследований зафиксированы в протоколах экспериментальной работы. Статистическая обработка и анализ полученных данных выполнены автором самостоятельно. На основании проведённых исследований сделаны достоверные, обоснованные выводы и разработаны практические рекомендации. Авторский вклад в написание научных работ по теме диссертации - 80%.

Публикации и апробация работы

По теме диссертации опубликовано 18 научных работ, из них 7 - в изданиях, включенных в Перечень российских рецензируемых научных журналов, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук, выполненных и опубликованных в соавторстве с Казиевой И.Э., Мебонией Т.Т., Слетовым A.A., Сираком C.B., Мартиросяном A.B., получен 1 патент РФ на изобретение.

Материалы диссертационного исследования изложены на научно-практической конференции «Актуальные вопросы современной стоматологии», посвященной 80-летию проф. А.Г. Шаргородского (Смоленск, 2010), X всероссийской научно-практической конференции «Актуальные вопросы стоматологии - 2011» (Ростов-на-Дону, 2011), XXI итоговой научной конференции студентов и молодых ученых с международным участием (Ставрополь, 2013), XXVII конференции стоматологов Ставропольского края «Актуальные вопросы клинической стоматологии» (Ставрополь, 2014).

Апробация диссертационной работы проведена на расширенном заседании кафедры стоматологии Ставропольского государственного медицинского университета.

Структура и объем диссертации

Работа изложена на 112 страницах компьютерного машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, главы, характеризующей материал и методы исследования, главы лабораторного исследования, главы экспериментально-морфологического исследования, главы клинического исследования, главы обсуждения результатов исследования, выводов, практических рекомендаций, указателя литературы. Указатель использованной литературы включает 162 источника, из них 62 отечественных и 100 иностранных авторов. Диссертация иллюстрирована 13

таблицами, 44 рисунками и фотографиями. Диссертационное исследование выполнено на кафедре стоматологии Ставропольского государственного медицинского университета в соответствии с планом научных исследований университета в рамках отраслевой научно-исследовательской программы № 22 «Стоматология». Номер государственной регистрации: 01200965318.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЙ ВЗГЛЯД НА СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ОСТЕОИНТЕГРАЦИИ ПРИ ДЕНТАЛЬНОЙ ИМПЛАНТАЦИИ (обзор литературы)

1.1 Биология остеоинтеграции дентальных имплантатов

В 1888 году Berry разработал принцип биосовместимости для имплантации зубов, а чуть позже, в 1891 году, H.H. Знаменским опубликован доклад «Имплантация искусственных зубов», в котором указывалось, что материал необходимо выбрать такой, который не вызовет в тканях десны процессов воспаления и отторжения. С этого момента учеными ведутся работы по изучению свойств различных материалов на их пригодность к имплантации. Выявлены превосходные свойства титана, который достаточно легкий в обработке и не поддается процессу коррозии [53].

Термин «остеоинтеграция» был предложен в 1977 году шведским профессором Пьером-Ингваром Бранемарком. Под этим автор предложил понимать анатомическую и функциональную связь между имплантатом и живой тканью, на которую приходится функциональная нагрузка [69].

Существует еще одно определение этого процесса: «остеоинтеграция -это такой вид фиксации имплантата в кости, при котором в пространстве между поверхностью имплантата и костной тканью не образуется фиброзная или хрящевая ткань» [2, 91].

Основной теорией остеоинтеграции на сегодня является теория ретракции кровяного сгустка «Blood clot retraction theory» [82, 83].

Главная задача дентальной имплантации - это достижение оптимальной остеоинтеграции имплантата с костной тканью. Ее наличие свидетельствует о получении высокого клинического результата применения дентальных имплантатов [36, 53, 66, 121, 132, 139, 153, 155].

Первичный ответ организма после внедрения имплантата - это реакция, вызванная хирургической травмой и присутствием имплантата.

Первоначально образуется гематома на границе раздела «имплантат-кость», которая впоследствии может играть роль платформы для периимплантационного заживления [94, 115, 120, 123, 125, 135, 139, 143].

Различные виды остеогенных кле�