Статья 2 ИЗОЛИРОВАННАЯ МЕМБРАНА И КРОШКА ОСТЕОПЛАСТ

Description

Экспериментальное исследование особенностей регенерации костных дефектов, заполненных биоматериалом из не деминерализованного коллагена «Остеопласт-К» с использованием и без использования коллагеновой мембраны «Остеопласт».

Иванов С.Ю.1, заведующий кафедрой, д.м.н., профессор; +7-985-777-2424, syivanov@yandex.ru
Зайцев А.Б. 2, д.м.н., профессор, +7-905-012-5587
Ямуркова Н.Ф. 1, доцент кафедры, к.м.н., +7-902-309-9852, yamurkova@yandex.ru.
Мигура С.А. 1, аспирант кафедры, +7-916-562-0892,
smigura@yandex.ru
Губова М.М. 1, старший лаборант, +7-960-180-4244,
gubova.valentina@yandex.ru
Янцен И.Е. 1, аспирант кафедры, +7-904-0535181, inysha85@mail.ru
Мураев А.А. 1, ассистент кафедры, к.м.н., +7-920-0261322,
muraev@rambler.ru
1 Кафедра челюстно-лицевой хирургии и имплантологии ФПКВ Нижего-родская Государственная Медицинская Академия.
2 Кафедра новых медицинских технологий ФПКВ
Нижегородская Государственная Медицинская Академия.
Контактное лицо: Мураев Александр Александрович, +7-920-026-1322, muraev@rambler.ru, 143965, г. Реутов., Юбилейный проспект, д.4, кв.48
Колонтитул: направленная костная регенерация, костезамещающий материал, коллагеновая мембрана

Хирургические вмешательства в челюстно-лицевой области по поводу удаления опухолей и опухолеподобных образований, при проведении костно-реконструктивных операций, требуют адекватного восполнения объема костной ткани, с использованием костезамещающих материалов (Zins J.E.,1983; Smith J.D.,1974; Иванов С.Ю.,2009; Алещенко И.Е., 2002). В хирургической практике, для заполнения костных ран применяют материалы разного происхождения, в виде крошки, в виде стружки, в виде кубиков и другие (Moy P.K., 1993; Garg A.K, 2001; Wallace S.S., 2003).
Однако, многие костезамещающие материалы подвергаются биологическому перестроению и рассасыванию раньше, чем успевает образоваться зрелая костная ткань (Иванов С.Ю., 1999; Федоровская Л.Н., 2002; Лалабекян Б.А., 2006).

Изоляция зоны пластики резорбируемой мембраной, снижает риск преждевременной резорбции биоматериала, влияет на сокращение сроков костной регенерации (Иванов С.Ю., 2000; Мушеев И.У., 2008). Этот процесс называется методом направленной костной регенерации – Guided Bone Regeneration (G.B. R) (Калайдов А.Ф., 2002; Vassos D.M., 1992; Momtaheni D.M., 1994).
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ: изучение барьерных свойств коллагеновой мембраны «Остеопласт» и ее влияние на процесс костной регенерации, при экспериментально созданном критическом дефекте кости.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
На базе вивария ННИИТО проведены эксперименты на кроликах породы «шиншилла». В эксперименте участвовало 20 животных. Для предоперационной премедикации использовали 1% раствор димедрола в дозировке 1-2 мл на животное внутримышечно. Для обезболивания использовали внутривенный комплексный наркоз: Золетил (Франция), в качестве основного, в дозе 5 мг/кг на 5% растворе глюкозы, и поддерживающего внутримышечно раствора рометара (США) 1мл на 10 кг веса. Производили разрез в области предплечья, отсепаровывали надкостницу и скелетировали кость. Фиссурным бором, с использованием прямого наконечника и физиодиспенсера, формировали костные дефекты длиной до 1см, глубиной на 2/3 толщины кости (Рис.1).

Рис. 1 Схема создания критического костного дефекта длиной до 1см, глубиной на 2/3 толщины кости у экспериментальных животных.

Такие дефекты в кости считаются «критическими костными дефекта-ми» (Schmitz J.P., 1986). Важно отметить, что в случаях «критических костных дефектов» утраченный объем кости самопроизвольно не восстанавливаются. Поэтому нами применялись биоматериалы, и изучалось их влияние на репаративную регенерацию в зоне дефектов.
Всех животных разделили на две группы:
В I группе (10 кроликов), костный дефект заполняли только не деминерализованным коллагеном, крошкой «ОСТОПЛАСТ-К» (без применения изолирующей мембраны «ОСТЕОПЛАСТ») (рис. 2). Рану над дефектом послойно ушивали наглухо.

Рис.2 Схема заполнения дефекта биоматериалом.

Во II группе (10 кроликов), костный дефект заполняли не деминерализованным коллагеном, крошкой, «ОСТЕОПЛАСТ-К», и закрывали изолирующей мембраной, из деминерализованного коллагена «ОСТЕОПЛАСТ» (рис. 3). Ткани над дефектом послойно ушивали наглухо.

Рис. 3. Схема заполнения костного дефекта «Остеопласт-К» и закрытого мембраной «Остеопласт».

Для ускорения выхода животных из наркоза применяли раствор преднизолона 30 мг внутримышечно, раствор сульфокамфокаина 10мг/кг подкожно и раствор глюкозы 20% 2мл/кг внутривенно. Через 10 дней швы снимали и продолжали наблюдения за животными.
На сроки 1, 2 и 3 месяца животных выводили из эксперимента удар-ными дозами Золетила и воздушной эмболией.
В начале фрагменты кости декальцинировали, после чего готовили гистологические срезы, применяя различные методы их окраски в зависи-мости от поставленных задач. Препараты изучали и фотографировали на фотомикроскопе Motic-250 (Spain). Все морфологические исследования проводили на базе кафедры патологической анатомии Нижегородской Государственной Медицинской Академии.
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ.
I ГРУППА ЖИВОТНЫХ:
Экспериментальным животным I группы, критический костный де-фект заполняли остеопластическим биоматериалом «ОСТЕОПЛАСТ-К», коллагеновая мембрана в данном случае не применялась. Явлений воспаления, отторжения или аллергических реакций на имплантируемый материал не наблюдалось. Через 1 месяц после операции было выявлено, что мягкие ткани над дефектом заполнены соединительной тканью, костный дефект по периферии и со дна начинает заполняться костной тканью. Частицы материала окружаются фиброваскулярной тканью, около которой, формируются крупно волокнистые волокна остеоида (Рис.4).

Рис.4. Гистоморфологическая картина участка костного дефекта лучевой кости кролика через 1 месяц после операции и имплантации костного не деминерализованного коллагена. Формирование новой костной ткани в периферической зоне дефекта, частицы материала погружены в фиброваскулярную ткань. Окраска по Крейбергу. Ув.200.

По наблюдениям через 2 месяца после операции гистоморфологическая картина репарации костных дефектов у опытных животных была следующей: костные дефекты с имплантированным материалом продолжают интенсивно замещаться новой костной тканью, как по периферии, так и с его дна. В центральной зоне дефекта формируется плотная костная мозоль, по направлению со стороны надкостницы, с активно синтезирующими клетками. Специальная гистохимическая окраска препарата, показывает высокое содержание нового коллагена и клеток (рис.5). Волокна нового коллагена окрашены в красный цвет, в промежутках пучков волокон видно развитое межуточное вещество, в лакунах которого формируются кровеносные сосуды. Тем не менее, каких либо реакций воспаления или отторжения материала не наблюдали. В более поздние сроки после имплантации такие частицы интегрировались в окружающие ткани и постепенно замещались ими.

Рис. 5. Гистоморфологическая картина участка костного дефекта лучевой кости кролика через 2 месяца после операции и имплантации костного не деминерализованного коллагена. Формирование новой костной мозоли в прикортикальной зоне дефекта, видны пучки коллагеновых волокон, лакун и фибро-ретикулярной ткани. Окраска по Ван-Гизону. Ув.200.

Таким образом, по наблюдениям через 2 месяца после операции и имплантации костного не деминерализованного коллагена процесс зажив-ления идет во всех участках дефекта без явлений воспаления и фиброзообразования. На данный срок наблюдения, в зоне губчатой кости дефекта сформирована практически зрелая костная структура, о чем свидетельствует образование плотных и широких костных балок, окрашенных в красный цвет, которые в своем большинстве срастаются между собой. Объем вновь формирующегося остеоида несколько уменьшается по отношению к зрелой кости.
Через 3 месяца после операции и имплантации не деминерализован-ного костного коллагена, насыщенного сГАГ, гистоморфологические ис-следования костных дефектов показали, что костные дефекты заполнены новой костной тканью. В зоне синостоза и по всей площади дефекта сфор-мировалась новая костная ткань, которая в основной массе является зрелой, однако еще имеет полости, в некоторых из них имеются остатки биоматериала (рис.5).

Рис.5. Гистоморфологическая картина участка костного дефекта лучевой кости кролика через 3 месяца после операции и имплантации костного не деминерализованного коллагена. Окраска гематоксилин-эозин. Ув.200.

Таким образом, на срок 3 месяца после операции в зоне кортикальной и губчатой кости отмечено формирование практически зрелой костной структуры, о чем свидетельствует образование плотных и широких костных балок, которые в своем большинстве срастаются между собой. Однако идет не полное восстановление по объему в зоне сформированного критического костного дефекта. Это связанно с частичным вымыванием крошки биоматериала из зоны имплантации, а также «втягиванием» фиброзных волокон в дефект из-за отсутствия какого-либо изолирующего дефект материала от окружающих мягких тканей.

II ГРУППА ЖИВОТНЫХ:
Анализ результатов исследований животных II группы позволяет заключить, что при заполнении костного дефекта биоматериалом на основе недеминерализованного коллагена, крошки («ОСТЕОПЛАСТ-К»), с закрытием дефекта мембраной «ОСТЕОПЛАСТ» на основе деминерализованного коллагена, не наблюдалось явлений воспаления, отторжения или аллергических реакций на имплантируемый материал.

Гистоморфологические исследования костных дефектов с имплантированным материалом и мембраной на срок 1 месяц после операции было выявлено, что мягкие ткани над дефектом заполнены соединительной тканью, костный дефект по периферии и со дна начинает заполняться костной тканью.
При заполнении дефекта крошкой из деминерализованного коллагена и закрытии мембраной, костный дефект эффективнее восстанавливается через 1 месяц после операции, по сравнению с костным дефектом закрытым без мембраны.
Результат заполнения костного дефекта лучевой кости кролика через 1 месяц после операции виден на препарате (рис. 7). Под мембраной сформирован остеоид, состоящий в основном из хрящевой и молодой костной ткани, формирующейся по всем направлениям дефекта.

Рис.7 Гистоморфологическая картина участка костного дефекта, заполненного крошкой из не деминерализованного коллагена и закрытия костного дефекта мембраной из деминерализованного коллагена лучевой кости кролика через 1 месяц после операции. Часть крошки погружена в остеоид. Намечаются линии склеивания. Окраска по Ван-Гизону. Ув.240.

К 2-м месяцам после операции продолжается восстановление кост-ного дефекта, заполненного крошкой под мембраной (рис.8). В зоне де-фекта формируется незрелая костная ткань, выполняющая весь объем дефекта. Крошка костного не деминерализованного коллагена, погружена глубоко в костную ткань, часть крошки резорбирована, видны отчетливые линии склеивания, что свидетельствует о развитии костных остеонов, трабекул и других элементов зрелой костной ткани.

Рис.8 Гистоморфологическая картина участка костного дефекта, заполненного крошкой из не деминерализованного коллагена и закрытия костного дефекта мембраной из деминерализованного коллагена лучевой кости кролика через 2 месяца после операции. Часть крошки погружена в костную ткань. Хрящевая и костная ткань выполняет весь объем дефекта. Окраска по Ван-Гизону. Ув.240.

Через 3 месяца после оперативного вмешательства (Рис. 9) видно, что на правом крае дефекта сформирована костная ткань, граничащая с менее зрелой (хрящевой) тканью дефекта. Кортикальная костная ткань имеет гаверсовы каналы и зрелые остеоны, линии склеивания редкие и узкие, что свидетельствует о значительном развитии кортикального слоя вновь образованной костной ткани. Ниже, расположена более зрелая костная ткань.

Рис.9. Гистоморфологическая картина правого участка края костного де-фекта лучевой кости кролика, заполненного крошкой из не деминерализованного коллагена и закрытия костного дефекта мембраной из деминерализованного коллагена через 3 месяца после операции. Граница между хрящевой и костной тканью. Окраска по Ван-Гизону. Ув.200.

При большем увеличении препарата костного дефекта видно, что часть крошки и фрагменты мембраны еще остаются не резорбированными и находятся в различных слоях костной ткани. Тем не менее, основная масса косной ткани представлена зрелой костной тканью (рис. 10).

Рис.10. Гистоморфологическая картина центрального участка костного дефекта лучевой кости кролика, заполненного крошкой из не деминерализованного коллагена и закрытия костного дефекта мембраной из деминерализованного коллагена через 3 месяца после операции. Костная ткань выполняет весь объем дефекта. Окраска гематоксилин эозин. Ув.240.

Исследование барьерной функции мембраны «ОСТЕОПЛАСТ» на экспериментальной модели костного дефекта на сроки от 1-го до 3-го месяцев позволило сделать следующие выводы:
1. У животных I группы, при заполнении костного дефекта только биоматериалом «ОСТЕОПЛАСТ-К» без использования мембраны, репаративная регенерация протекала медленно, крошка подвергалась преждевременному рассасыванию и частичному «вымыванию».
2. У животных II группы при заполнении костного дефекта биоматериалом «ОСТЕОПЛАСТ-К» с использованием мембраны «ОСТЕОПЛАСТ» было отмечено эффективное восстанавление костной ткани без явлений фиброза или торможения регенерации. Костный дефект заполнялся костной тканью в прежних объема (до операции).
3. Сравнительный анализ сочетанного использования мембраны «ОСТЕОПЛАСТ» с биоматериалом «ОСТЕОПЛАСТ-К» при закрытии костных дефектов и изолированного применения «ОСТЕОПЛАСТ-К» показал, что барьерная функция мембраны предупреждает «вымывание» биоматериала из дефектов, врастание волокон окружающих мягких тканей в зону регенерации, что значительно повышает эффективность восстановления кости.

Список литературы:

1. Алещенко И.Е., Кошацки К.Т., Матыцин О.М., Ельцин А.Т., Кики Ф.Р. Биоимпланты «Tutoplast» – современное решение проблемы восстановления костной ткани // Клиническая стоматология 2002, №4., с.52-54.
2. Иванов С.Ю., Гиллер Л.И., Бизяев А.Ф., Панин А.М., Ларионов Е.В., Новиков С.В. Новое поколение биокомпозиционных материалов для замещения дефектов ткани // Новое в стоматологии 1999 №5 с. 47-51.
3. Иванов С.Ю., Ломакин М.В., Панин А.М.. Саващук Д.А. Синус-лифтинг и варианты субантральной имплантации. // Российский сто-матологический журнал 2000 № 4 .с. 16-21.
4. Иванов С.Ю., Ямуркова Н.Ф, Мураев А.А., Мигура С.А. // Белорусский Стоматологическом журнал «RADIX» 2 том X 2009 год.
5. Калайдов А.Ф. Использование барьерных мембран в дентальной имплантации. С чего начать ? // Новое в стоматологии 2002., №6 ,с. 59-62.
6. Лалабекян Б.А. Разработка и внедрение метода использования плазмы обогащенной тромбоцитами, при хирургических стоматологических вмешательствах. // Диссерт на соиск. уч. степ. канд. мед. наук. 2006.
7. Лосев Ф.Ф. Эксперементально-клиническое обоснование использования материала для направленной регенерации челюстной костной ткани.// Диссер. на соиск. уч. степ. доктора мед. наук 2000. с. 36-42., с. 121-144.,с.175-179., с.197-204.
8. Мушеев И.У., Олесова В.Н., Фромович О.З. Практическая дентальная имплантология // Москва. 2008. с. 54, 373, 433-462, 474-477, 481-483.
9. Федоровская Л.Н. Эксперементально – клиническое обоснование применения хирургических методов увеличения объема костной ткани альвеолярного отростка при его атрофии на этапах зубной имплантации. // Диссер. на соиск. уч. степ канд. мед. наук –М., 2002.
10. Garg A.K. Current concepts in augmentation grafting of the maxillary sinus for placement of dental implants. // Dent Implantol Update 2001, 12: 17
11. Momtaheni D.M., Schweitzer K., Muenchinger F. Technique for stabilization of autogenous cancellous bone grafts in sinus lift procedures. // Oral Surg. Oral Med. Oral Pathol.-1994-vol. 78, № 1 – p. 14-16.
12. Moy P.K., Lundgren S., Hoims R.E. Maxillary sinus augmentation histomorphometric analysis of graft materials for sinus floor augmentation. // j Oral Maxillofac Surg. 1993 : 51 : 857-862.
13. Schmitz J.P., Hollinger J.O., The critical size defect as an experimental model for craniomandibulofacial nonunions. // Clin Orthop Relat Res. 1986 Apr; (205):299-308.
14. Smith J.D., Abramsson M. Membranous vs endochondral bone autografts.// Arch Laryngol 1974; 99: 203-205.
15. Vassos D.M., Petrik P.K. The sinus lift procedure: an alternative to the maxillary subperiostal implant. // Pract. Periodontics. Aesthet. Dent- 1992. vol. 4, № 9.- p. 14-19.
16. Wallace S.S., Froum S.J. Effect of maxillary sinus augmentation on the survival of endosseous dental implants. A systematic review // Ann Periodontol 2003: 8: 328-343.
17. Young C., Sandstedt., Skoglund A. A comparative study of anorganic bone and autogenous bone implants for bone regeneration in rabbits.// Int. J Oral Maxillofac Implants 1999; 14: 72-76.
18. Zins J.E., Whitaker L.A. Membranous vs endochondral bone : implications for craniofacial reconstruction.// Plast Reconstr. Surg. 1983; 72:778-784.