Автореферат и диссертация по медицине (14.01.14) на тему:Оценка регенераторного потенциала челюстных костей при имплантировании стоматологических остеопластических материалов

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

042014^791 & пРавахрукописи

КОДЗОКОВ Беслан Абдулович

ОЦЕНКА РЕГЕНЕРАТОРНОГО ПОТЕНЦИАЛА ЧЕЛЮСТНЫХ КОСТЕЙ ПРИ ИМПЛАНТИРОВАНИИ СТОМАТОЛОГИЧЕСКИХ ОСТЕОПЛАСТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

14.01.14 - стоматология 14.03.03 - патологическая физиология

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Научные руководители: доктор медицинских наук, профессор C.B. Сирак доктор медицинских наук, М.П. Порфириадис

Ставрополь - 2014

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА 1. ВОЗМОЖНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ПО СОСТАВУ И ПРОИСХОЖДЕНИЮ ОСТЕОПЛАСТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПЛАСТИКИ КОСТНЫХ ДЕФЕКТОВ ЧЕЛЮСТЕЙ (обзор литературы) 10

1.1 Остеопластические материалы на основе коллагена, применяемые

в хирургической стоматологии 10

1.2 Остеопластические материалы на основе гидроксиапатита кальция, применяемые в хирургической стоматологии 13

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 21

2.1 Материалы и методы экспериментального исследования 21

2.2 Материал и методы клинической части исследования 24

2.3 Методы статистического анализа 26 ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-МОРФОЛОГИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ 31

3.1. Заживление искусственно воспроизведенного дефекта костной ткани под кровяным сгустком (контрольная группа) 31

3.2. Заживление искусственно воспроизведенного дефекта костной ткани после пластики дефекта остеопластическим материалом «Биальгин» (1-я основная группа) 44

3.3. Заживление искусственно воспроизведенного дефекта костной ткани после пластики дефекта остеопластическим материалом «Биопласт-Дент» (2-я основная группа) 57

3.4. Заживление искусственно воспроизведенного дефекта костной ткани после пластики дефекта остеопластическим материалом «Биоситалл» (3-

я основная группа) 75

3.5. Изучение реакции мягких тканей при подкожной имплантации изучаемых остеопластических биоматериалов 85 Резюме 87 ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ КЛИНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ 88

4.1. Оценка эффективности лечения больных с костными дефектами челюстей без использования остеопластических материалов 92

4.2. Оценка эффективности лечения больных с костными дефектами челюстей с использованием остеопластических материалов на основе на-нодисперсного гидроксиапатита кальция («Биальгин») 99

4.3. Оценка эффективности лечения больных с костными дефектами челюстей с использованием остеопластических материалов на основе костного ксеноколлагена («Биопласт-Дент») 104 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ 97

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 98

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 99

Приложение 116

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

ВОЗ - Всемирная Организация Здравоохранения

ГАП - гидроксиапатит

ЕД - единицы Хаунсфилда

ПГАК - пористая гидроксиапатитная керамика

МРТ - магниторезонансная томография

ОПТ - ортопантомография

РКТ - рентгеновская компьютерная томография

сГАГ - сульфатированные гликозаминогликаны

ЭОД - электроодонтодиагностика

ЧЛО - челюстно-лицевая область

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Одной из важнейших проблем, с которой сталкиваются врачи-стоматологи в своей повседневной практике, является проблема регенерации костной ткани вследствие различных хирургических вмешательств в челюстно-лицевой области. Дефицит костной ткани наблюдается при осложненных экстракционных и реконструкционных вмешательствах, в процессе проведения парадонтологического и имплантологического лечения, а также различных костнопластических операций [26, 27, 51, 71, 85, 90, 140].

Для этих целей, с наилучшим успехом, применяются различные препараты, изготовленные из натуральной костной ткани крупного рогатого скота, а также полностью искусственно синтезированные. В связи с проблемой контроля качества ксеногенных остеопластических материалов в последнее время наибольший интерес проявляется к синтетическим препаратам. Однако результаты применения подобных препаратов неоднозначны и нередко сопровождаются различными осложнениями вследствие возможного иммунного ответа [10, 15, 24, 29, 39,40, 50, 61, 72, 80, 87, 126, 137].

Для заполнения костных дефектов челюстей используют гипс, аутогенную костную щебенку, лиофилизированный аллотрансплантат, биокомпозиционные материалы на основе гидроксиапатита и р-трикальцийфосфата [7, 11, 14, 22, 29, 40, 46,58, 76, 86, 111].

В то же время, в современной литературе недостаточно работ, посвященных сравнительному экспериментально-морфологическому изучению влияния различных по составу и происхождению остеопластических препаратов на динамику остеогенеза и заживления костных ран.

Крайне мало экспериментальных исследований по изучению свойств современных остеопластических материалов, проведенных на животных, результаты которых могут быть экстраполированы на клинику во время хирургического лечения хронического периодонтита, радикулярных кист челюстей, реплантации зуба при лечении хронического периодонтита, а так же костной пластики при удалении ретинированных зубов мудрости.

В этой связи, данное диссертационное исследование, выполненное в эксперименте на животных и клинических условиях, представляется актуальным и своевременным способом совершенствования хирургической стоматологической помощи.

Цель исследования. Повышение эффективности хирургических методов пластики костных дефектов челюстных костей за счет экспериментально-морфологического обоснования оптимизации критериев выбора стоматологических остеопластических материалов.

Задачи исследования:

1. Разработать экспериментальную модель для изучения свойств стоматологических остеопластических материалов и мониторинга качественных изменений костной ткани на протяжении длительного промежутка времени.

2. В экспериментальных условиях изучить характер и особенности течения репаративной регенерации кости под кровяным сгустком в искусственно созданном костном дефекте.

3. Исследовать особенности репаративного остеогенеза при замещении костного дефекта остеопластическим материалом ««Биальгин»» на основе но-нодисперсного гидроксиапатит кальция.

4. Изучить динамику репаративного остеогенеза при пластике искусственно созданного костного дефекта остеопластическим материалом «Биопласт-Дент» на основе костного ксеноколлагена.

5. Исследовать особенности регенерации костного дефекта при его замещении остеопластическим материалом «Биоситалл» на основе пористой гидро-ксиапатитной керамики и биологически активного стекла.

6. Оценить характер костного регенерата у пациентов основной и контрольной групп.

7. Изучить эффективность использования остеопластических материалов в клинике и оценить выраженность послеоперационных осложнений при заполнении различных по протяженности дефектов челюстных костей.

Научная новизна исследования

Впервые созданная экспериментальная модель для изучения свойств стоматологических остеопластических материалов позволяет объективно оценивать качественные изменения в костной ткани на протяжении от 1 до 3 лет.

На экспериментальных животных исследована динамика тканевых реакций на подсадку различных по происхождению остеопластических материалов с помощью морфологического метода.

Впервые установлено, что в основе комплекса тканевых реакций на инокуляцию препаратов «Биальгин» и «Биопласт-Дент» лежит репаративный процесс без признаков токсического эффекта и иммунного конфликта.

Установлено, что репаративный остегенез в группах с использованием препаратов «Биальгин» и «Биопласт-Дент» наиболее выражен к 15-30 суткам, что позволяет отнести их к остеокондуктивным средствам, в контрольной группе - к 90 суткам.

Впервые установлено, что препарат «Биоситалл» является преимущественно остеонейтральным материалом и значительно уступает по своей эффективности даже кровяному сгустку, не проявляя признаков ангио- и остеогенеза к 90-м суткам.

В эксперименте доказаны высокие возможности морфологической оценки костного регенерата, которые позволяют не только исследовать структуру но-вообразующейся костной ткани, но и оценить особенности ее нео- и васкуляри-зации.

В экспериментально-морфологическом исследовании впервые установлен морфофункциональный характер клеточной дифференциации и созревания костных структур, установлена скорость и степень регенерации костной ткани в искусственно воспроизведенном дефекте при заживлении раны под кровяным сгустком и с использованием исследуемых остеопластических материалов.

Впервые в сравнительном аспекте изучены и обоснованы преимущества и недостатки использования остеопластических материалов «Биальгин», «Биоси-

талл и «Биопласт-Дент» по сравнению с традиционным методом ведения костной раны под кровяным сгустком.

Практическая значимость результатов исследования

В ходе экспериментального исследования на животных изучен характер и сроки регенерации костной ткани. В эксперименте установлено, что заживление костной раны под кровяным сгустком часто сопровождается инфицированием и воспалением в ране.

Установлено, что различная скорость резорбирования остеопластических материалов на основе гидроксиапатита, |3-трикальцийфосфата и ксеноколлагена позволяет оптимизировать выбор каждого препарата для пластики различных по размеру и протяженности костных дефектов челюстей, в связи с этим для этих материалов разработаны показания и методика применения в клинических условиях.

Подтверждена высокая эффективность остеопластического материала на основе нанодисперсного гидроксиапатита кальция «Биальгин» и костного ксеноколлагена «Биопласт-Дент».

Установлена низкая эффективность остеопластического препарата «Био-ситалл» на основе пористой гидроксиапатитной керамики и биологически активного стекла при пластики костных дефектов.

Проведенное экспериментально-морфологическое исследование позволяет уверенно прогнозировать качество костного регенерата при заживлении дефекта под кровяным сгустком и при использовании изученных остеопластических материалов, что имеет большую практическую значимость для планирования хирургического и имплантологического стоматологического лечения.

Полученные в ходе исследования данные могут использоваться в практической стоматологии для предварительной оценки исхода любого оперативного вмешательства на челюстных костях, связанного с имплантацией остеопластических материалов, содержащих нанодисперсный гидроксиапатит кальция и костный ксеноколлаген.

Внедрение результатов исследования

Материалы диссертационного исследования используются в учебном процессе на кафедрах стоматологии ИПДО, хирургической стоматологии, хирургической стоматологии и челюстно-лицевой хирургии детского возраста Ставропольской государственной медицинской академии.

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».

Основные научные положения, выносимые на защиту

1. Репарация кости под кровяным сгустком характеризуется хроническим пролиферативным интерстициальным воспалением, с активным образованием фиброзной ткани, стимулируемым тканевыми факторами роста.

3. Препараты «Биальгин» и «Биопласт-Дент» обладают высокой биосовместимостью, активируют новообразование и созревание костных структур в ране, интегрируются сформированным костным веществом в единый морфо-функциональный комплекс в сроки от 30 до 60 суток.

3. Остеопластический препарат «Биоситалл» является нерезорбируемым, не обладает остеокондуктивными свойствами, является преимущественно ос-теонейтральным препаратом, выполняющим геометрию дефекта без стимуляции ангио- и остеогенеза.

4. Наименьший срок резорбции в искусственно воспроизведенной костной ране у препаратов на основе костного ксеноколлагена, наибольший - у препаратов на основе нонодисперсного гидроксиапатита кальция, включенного в полисахаридную матрицу альгината натрия.

Публикации и апробация работы

По теме диссертации опубликованы 14 печатных работ, из них 5 - в журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ, получен 1 патент РФ на изобретение.

Материалы диссертации доложены на конференции «Современные проблемы амбулаторной хирургии» (г. Ростов-на-Дону, 2011 г), VII Всероссийском научном форуме с международным участием «Стоматология 2011» (г. Москва, 2006), XI Научно-практической конференции стоматологов Ставропольского края «Актуальные проблемы стоматологии», (Ставрополь, 29-31 марта 2012), XV итоговой (межрегиональной) научной конференции студентов и молодых ученых (Ставрополь, 16-19 апреля 2012); IV Открытой межрегиональной научно-практической конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы экспериментальной и клинической медицины», посвященной 65-летию отделения челюстно-лицевой хирургии (Ставрополь, 15-17 апреля 2013 г).

Апробация диссертации проведена на совместном межкафедральном заседании сотрудников кафедры стоматологии ИПДО, терапевтической стоматологии, челюстно-лицевой хирургии и хирургической стоматологии, челюстно-лицевой хирургии и хирургической стоматологии детского возраста СтГМУ.

Личный вклад автора в исследование. Диссертантом определены основные идеи и дизайн исследования. Автор самостоятельно провел подробный анализ современной литературы, экспериментальное, морфофункциональное и клиническое исследования, курировал подопытных животных в течение всего времени эксперимента. Результаты оригинальных исследований зафиксированы в операционных протоколах, индивидуальных паспортах животных, картах больных. Статистическая обработка и анализ полученных данных выполнены автором самостоятельно. На основе всего сделаны достоверные, обоснованные выводы и практические рекомендации.

ГЛАВА 1. ВОЗМОЖНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ПО СОСТАВУ И ПРОИСХОЖДЕНИЮ ОСТЕОПЛАСТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПЛАСТИКИ КОСТНЫХ ДЕФЕКТОВ ЧЕЛЮСТЕЙ (обзор литературы)

Одна из основных проблем современной хирургической стоматологии и челюстно-лицевой хирургии - восстановление костных дефектов челюстей и устранение убыли костной ткани в результате травм, воспалительных процессов, после сложного удаления ретинированных и дистопированных зубов мудрости, операций реплантации зубов, хирургического лечения хронического периодонтита и цистэктомий.

В настоящее время для решения данной проблемы применяется достаточно большое количество остеопластических материалов, которые используют не только в стоматологии, но и в оториноларингологии, офтальмологии, травматологии и ортопедии. В данном обзоре литературы будут рассмотрены биокомпозиционные материалы на основе гидроксиаппатита и коллагена.

1.1. Остеопластические материалы на основе коллагена, применяемые в хирургической стоматологии

Во второй половине XX века были разработаны методы солюбилизации коллагена без нарушения его молекулярной структуры [3, 31]. Это послужило основанием для широкого применения материалов на основе коллагена в медицинской практике [1, 2, 3, 7, 8, 10, 24, 69, 98, 105, 106, 115, 120]. При растворении в кислой среде (после предварительной щелочно-солевой обработки) происходит отщепление телопептидов от макромолекул коллагена, что в значительной мере ослабляет антигенные свойства конечного продукта. Дубление и стерилизация коллагена у-лучами, примененные рядом исследователей [14,16, 17 18, 21, 23,] привели к возникновению дополнительных межмолекулярных связей, что еще более снизило антигенность получаемого материала. По данным исследования Олейник Е. И. , коллаген абсолютно нетоксичен. Он обладает способно-

и

стью образовать комплексы с антисептиками, антибиотиками, гликозаминогли-канами и другими биологически активными веществами, что позволило создать препараты направленного действия, которые можно применять для стимуляции регенеративных процессов даже в условиях инфицированной раны [25, 26,38,47, 53, 58].

По данным многочисленных исследований [15, 16, 28, 29], материалы на основе коллагена служат временным каркасом, рассасывающимся по мере замещения собственной соединительной тканью, при этом продукты распада материала стимулируют процессы репарации.

Рядом исследований [38, 47, 53, 58, 69] подтверждена способность гелей на основе коллагена стимулировать кальцификацию тканей in vitro. Это позволило Cucin et al. [Ill] применить коллагеновый гель для пластики реберных дефектов в эксперименте. Авторы отмечают, что э�