Применение вмешательств с целью направленной тканевой регенерации

Резюме

Методики направленной тканевой регенерации (НТР), разработанные более 20 лет назад, получили значительное распространение и все чаще используются для эффективной регененации костной и соединительной ткани, потерянных в результате заболеваний пародонта. Исследования показали, что клетки пародонтальной связки обладают способностью регенерировать, но только при условии отграничения десневого эпителия и соединительной ткани с помощью окклюзионной мембраны. В качестве нерезорбируемых и резорбируемых барьеров были использованы различные материалы, например, целлюлоза, политетрафторэтилен (ПТФЭ), полимеры молочной и гликолиевой кислот. В настоящее время клинические результаты, полученные при использовании ПТФЭ мембран, считаются «золотым стандартом».

Пародонтит приводит к образованию пародонтальных карманов и потере поддерживающей соединительной ткани и альвеолярной кости вокруг зуба. Обычные хирургические вмешательства, применяемые для регенерации тканей пародонта тканей, не были достаточно эффективными. Возникла необходимость в лечении, которое могло бы эффективно восстанавливать цемент, пародонтальную связку и кость. За последние 20 лет был достигнут значительный успех при восстановлении пародонта с помощью методик направленной тканевой регенерации.

Биологическая концепция НТР

Концепция НТР впервые была предложена Melcher в 1976 году. Он доказал, что заживление после операций на пародонте определяется скоростью репопуляции тканей. Четыре типа тканей (десневой эпителий, соединительная ткань, альвеолярная кость и пародонтальная связка), непосредственно прилегающих к поверхности корня, обладают способностью к репопуляции.

В 1980 году Karring, Nyman и Lindhe исследовали возможность новой ткани, образовавшейся из кости, продуцировать новое соединительнотканное прикрепление. После откидывания лоскута они погружали корни пораженных пародонтитом зубов в подготовленные хирургическим путем дефекты собак. Через 3 месяца гистологическое исследование показало регенерацию пародонтальной связки в апикальной зоне, где были сохранены остатки связки во время имплантации. В тех участках, где был проведен кюретаж, наблюдали анкилоз и резорбцию корней. Авторы пришли к выводу, что клетки кости снижают способность соединительной ткани регенерировать.

Nyman et al. модифицировали экспериментальную модель таким образом, чтобы определить, может ли десневая соединительная ткань приводить к образованию нового соединительнотканного прикрепления. Вместо переноса корней в лунки, корни погружали в костные углубления с щечной стороны челюсти и закрывали лоскутом так, чтобы половина корня контактировала с соединительной тканью лоскута. Через 3 месяца гистологические результаты соответствовали результатам при первом исследовании – регенерация произошла в тех местах, где пародонтальная связка была сохранена. Там, где часть корня контактировала с соединительной тканью, волокна соединительной ткани располагались параллельно поверхности корня и не прикреплялись к ней. Наблюдалась значительная резорбция корня. Авторы пришли к выводу, что клетки десневой ткани препятствуют образованию соединительнотканного прикрепления.

В перечисленных выше исследованиях, резорбция наблюдалась в апикальной части корня. Считали, что это происходило в результате травмы пародонтальной связки во время экстракции, что в свою очередь вело к контакту соединительной ткани или связки с поверхностью корня во время периода заживления, таким образом, вызывая резорбцию. В других исследованиях обнаружили значительное количество новой соединительной ткани в корональной части корня, после того как корни, подверженные пародонтиту, погрузили в лунки. Данные, полученные в этих работах, показали, что клетки пародонтальной связки обладают способностью регенерировать. Как бы то ни было, количество новой прикрепленной ткани варьировалось, а корональная часть поверхности корня над связкой часто подвергалась резорбции. Предположили, что соединительная ткань индуцировала резорбцию.

В 1982 году Nyman et al. продемонстрировали способность клеток пародонтальной связки регенерировать с помощью целлюлезного фильтра (Millipore filter), отграничивающего дефект от соединительной ткани и эпителия. Авторы удаляли пародонтальную связку, цемент и альвеолярную кость с вестибулярной стороны клыков у обезьян. Над каждым дефектом прикрепляли целлюлезный фильтр. Через 6 месяцев, гистологические исследования показали образование нового цемента с приросшими к нему волокнами пародонтальной связки, а также регенерацию альвеолярной кости. Авторы пришли к заключению, что пародональная связка способна регенерировать, но лишь при условии отграничения десневого эпителия и соединительной ткани. Применение окклюзионных мембран позволяет создать пространство между мембраной и поверхностью корня. Пародонтальная связка может прорасти в это пространство, в то время как десневой эпителий и соединительная ткань выведены из контакта с поверхностью корня.

Впервые принцип НТР при лечении человека был применен Nyman в 1982 году. После откидывания полного лоскута были проведены санация и кюретаж дефекта резца нижней челюсти. Целлюлезный фильтр был зафиксирован над дефектом, а лоскут ушит. Через 3 месяца гистологическое исследование показало наличие нового цемента с вросшими в него коллагеновыми волокнами, которые проросли на 5 мм выше апикальной границы кюретажа.

В 1984 году Gottlow et al. обнажили корональную часть вестибулярной поверхности корней обезьян и способствовали образованию налета. Через 6 месяцев были откинуты лоскуты и проведен кюретаж. Коронки резецировали от корня, после чего с помощью целлюлезных фильтров и ПТФЭ мембран дефекты были закрыты, а лоскуты ушиты. Через 3 месяца гистологические исследования показали образование нового цемента с вросшими в него волокнами соединительной ткани.

В этих исследованиях только соединительная ткань и десневой эпителий были отграничены от поверхности корня для обеспечения возможности прорастания в рану пародонтальной связки и кости. Дальнейшие исследования показали, что костные клетки также могут играть важную роль в регенерации тканей, утерянных в результате заболеваний пародонта.

Все эти исследования накопили достаточно данных для научного обоснования принципов НТР - направленной пролиферации различных пародонтальных тканей во время заживления после проведения пародонтологического лечения. До репозиции и ушивания лоскута устанавливается физический барьер между лоскутом и обработанной поверхностью корня. Отграничение десневого эпителия и соединительной ткани позволяет регенерирующим клеткам пародонтальной связки и/или альвеолярной кости мигрировать в зону дефекта.

Виды барьеров

Барьерные материалы, первоначально использованные для НТР (например, целлюлоза и ПТФЭ), не были специально изготовлены для применения в медицине. Их предпочли, потому что они не препятствовали пассажу жидкости и питательных веществ, но в тоже время наличие пор маленького размера исключало миграцию клеток. Кроме того, эти материалы могли быть простерилизованы. За последнее десятилетие об использовании НТР накопилось достаточно информации для определения принципов выбора формы и материала барьера. Специфические критерии идеального барьера включают: тканевую интеграцию, непроницаемость для клеток, возможность создания пространства, удобство клинического применения и биосовместимость. Для исключения или ограничения прорастания эпителия и во избежание рецессии десны барьер должен быть изготовлен из материала, способного интегрироваться с тканями периодонта. Кроме того, это препятствует формированию кармана вне зоны барьера, снижает риск инфицирования и улучшает эстетический эффект во время и после лечения.

Нерезорбируемые барьеры

В 1982 году W. L. Gore & Associates, Inc., начали изучать способность ПТФЭ мембран предотвращать миграцию эпителия. Маленькие силиконовые «пуговки» с «юбкой» из ПТФЭ имплантировались собакам на срок от 1 до 3 месяцев. Гистологические исследования показали, что миграция эпителия остановилась на уровне ПТФЭ «юбки».

Первый коммерчески доступный ПТФЭ барьер, специально предназначенный для НТР, был одобрен FDA в 1986 году (GORE-TEX Regenerative Material). Эта мембрана представляет собой открытый микроструктурный воротник, который способствует формированию сгустка и врастанию клеток, и окклюзионный фартук, отграничивающий соединительную ткань и эпителий от поверхности корня, позволяя регенерировать связке и альвеолярной кости.

Нерассасывающиеся барьеры на данный момент достаточно хорошо изучены. В исследовании, проведенном в 1986 году, оценивалась эффективность НТР при лечении фуркаций Класса II на нижней челюсти. Полное закрытие дефекта произошло в 14 случаях из 21, в то время как при использовании обычных способов хирургческого лечения закрытие произошло лишь в 2 случаях из 21. НТР была эффективна при лечении фуркаций класса III, вертикальных дефектов кости, внутрикостных дефектов с 1, 2 или 3 стенками. В 1988 году исследование, проведенное Becker et al., показало уменьшение глубины карманов на 6,4 мм при зондировании, увеличение зоны прикрепления на 4,5 мм, и снижение глубины внутрикостного дефекта с 3 стенками на 3,7 мм. Клинические результаты при применении ПТФЭ считаются «золотым стандартом» по сравнению с другими барьерными материалами.

Рассасывающиеся Барьеры

Применение рассасывающихся барьеров позволило избежать проведения повторных операций с целью удаления мембран, таким образом элиминируя дополнительную хирургическую травму как для пациента, так и для регенерировавших тканей. Рассасывающиеся мембраны должны соответствовать тем же критериям, что и нерассасывающиеся, плюс не рассасываться достаточно долгое время для регенерации новых тканей. Рассасывание барьеров in vivo определяется несколькими факторами, включая реакцию тканей организма, химический состав, молекулярную массу, физические и поверхностные характеристики, толщину, пористость. А также местом расположения барьера в тканях. Биорезорбция материала почти всегда ассоциируется с некоторым воспалительным ответом окружающих тканей. Тем не менее, этот ответ должен быть минимальным и обратимым и не должен влиять на регенерацию.

Коллаген, полимер гликолиевой или молочной кислоты или их кополимеры используются в качестве барьерных материалов. В 1987-88 годах Pitaru et al. изучали использование коллагенового барьера, изготовленного из очищенного раствора крысиного коллагена типа I, для НТР у собак. В первом исследовании барьеры устанавливали между поверхностью корня и лоскутом. Через 10 дней обнаружили отсутствие миграции эпителия в зоне апекса и срастание барьера с соединительной тканью. Во втором исследовании наблюдались частичная регенерация периодонтальных тканей в апекальной части дефекта. Кроме того, применение коллагеновых мембран у человека связано с возникновением антигенного конфликта. По данным Hyder et al. имплантация чужеродного коллагена ведет к возникновению иммунного ответа.

Первым рассасывающимся барьером для НТР, одобренным FDA, был комбинированный многослойный матрикс, состоящий из полимеров молочной и лимонной кислот (GUIDOR). Матрикс предотвращает прорастание эпителия. Безопасность и эффективность данного барьера впервые были исследованы в 1992 году Gottlow et al. Резорбируемые мембраны использовали для закрытия межзубных дефектов у обезьян. После операций наблюдалось незначительное воспаление или его отсутствие, воспалительная инфильтрация гистологически не определялась. Новый цемент с волокнами пародонтальной связки достигал корональной границы барьера через 1 месяц, а через 3 месяца происходило разрастание костной ткани. Барьер почти полностью резорбировался через 6 месяцев. Изучалось использование рассасывающихся барьеров при наличии дефектов фуркации класса II и внутрикостных дефектов у человека. Через 6 месяцев 7 из 12 фуркаций были полностью закрыты, с увеличением прикрепления на 3,2 мм. При внутрикостных дефектах соответствующий показатель составлял 4,9 мм.

Другой рассасывающийся барьер, одобренный FDA, сделан из очищенных полимеров молочной и гликолидной кислоты, и представляет собой однослойный матрикс (RESOLUT). Caffesse et al. первыми сравнили данный барьер с ПТФЭ при дефектах фуркации у собак. Оба типа барьеров оказались одинаково эффективными, рассасывающийся барьер не вызывал никаких побочных дефектов. Безопасность и эффективность данного барьера исследовались Quinones et al. на обезьянах. Ученые формировали дефекты периодонта вокруг резцов нижней челюсти. В апекальной части дефектов проводился кюретаж, после чего их закрывали биорассасывающимися мембранами. Через 5 месяцев гистологическое исследование показало значительное увеличение соединительнотканного прикрепления, цемента, костной ткани. Произошло полное рассасывание барьеров без каких-либо побочных реакций. В 1995 году Quinones и Caffesse доказали, что результаты, достигнутые при использовании данного рассасывающегося барьера, сопоставимы с результатами нерассасывающегося ПТФЭ.

Направленная Тканевая Регенерация

Концепция НТР нашла применение при использовании дентальных имплантатов для индукции разрастания кости вокруг имплантатов. Для успешного введения имплантата необходимо наличие достаточного количества кости, чтобы полностью закрыть его поверхность. Барьер препятствует контакту соединительнотканного лоскута с поверхностью имплантата. Сгусток крови заполняет пространство между мембраной и костью и организуется. Мембраны используются при установке имплантатов сразу после экстракции, для увеличения объема кости до установки имплантатов, утсранения дефектов и фенестрации во время имплантации.

В исследовании Dublin et al. использовал ПТФЭ мембраны с недостаточным массивом кости при установке титановых имплантатов. Имплантаты были установлены с хорошей первоначальной стабильностью, тем не менее, резьба была обнажена в корональной части имплантата с одной стороны. Для закрытия имплантатов были использованы мембраны ПТФЭ, выступающие на 2-3 мм за границу дефекта. После этого производили репозицию и ушивание лоскута. Мембраны удаляли через 4-6 месяцев. Полная регенерация кости была достигнута у имплантатов на верхней челюсти, вокруг имплантатов на нижней челюсти регенерация произошла на протяжении 0,5-2,5 мм.

Атрисорб

Синтетический жидкий полимерный рассасывающийся барьерный материал (ATRISORB) был разработан Atrix Laboratories, Inc. Этот барьер сделан из полимера молочной кислоты в виде жидкого раствора, который отвердевает при контакте с водой или другим водным раствором. Полужесткий барьер формируется и принимает необходимую конфигурацию вне полости рта. После чего устанавливается в зоне дефекта и окончательно отвердевает in situ. Нет необходимости фиксировать барьер с помощью швов, так как барьер адгезируется непосредственно к подлежащим структурам.

Polson et al. изучали использование данной мембраны при естественных и искусственно сформированных дефектах пародонта у собак. Через 2-4 недели в некоторых случаях между барьером и поверхностью корня обнаруживалась грануляционная ткань. Барьеры фрагментировались и смещались на 2-5 неделе. Через 4 месяца было проведено повторное вмешательство в некоторых случаях. Новая кость регенерировала в 60-100 % дефектов фуркации и обнаженных корней. Гистологические исследования, проведенные через 9-12 месяцев, показали наличие новых цемента, соединительнотканного прикрепления и альвеолярной кости.

В другом исследовании Polson et al. изучали эффект применения Атрисорба при лечении дефектов фуркации класса II. Мембраны фрагментировались и смещались через 3-6 недель. Через 12 месяцев глубина пародонтальных карманов снижалась на 2,2 мм, прирост вертикального прикрепления составлял 1,7 мм.

Биоактивное Стекло

Биоактивное стекло используется в медицинской практике с 1984 года. Различные формы этого материала применялись при некоторых клинических состояниях. Биоактивное стекло хорошо зарекомендовало себя в ортопедической и пластической хирургии, а также в оториноларингологии для замещения слуховых косточек. Более 10 лет биоактивное стекло использовалось в стоматологии для заполнения лунок. В последнее время его стали применять в качестве аллопластического материала для костной пластики. В состав материала входят диоксид кремния (45%), оксид кальция (24,5%), оксид натрия (24,5%) и пентоксид фосфора (6%). Размер частиц биоактивного стекла 90-710 нм. Биостекло обладает многими качествами, отсутствующими у других материалов, например, способность оставаться на месте даже при работе отсоса рядом, гемостатический эффект, врастание в кость хозяина без фиброзной инкапсуляции, что часто встречается при использовании других синтетических материалов. Кроме того, биостекло быстро подгатавливается и легко в применении. Биологическое стекло показано при лечении дефектов периодонта, апикоэктомии, цистэктомии, увеличении гребня, лечении дефектов костной ткани, окружающей имплантат. Чаще всего используется вместе с имплантатом деминерализованной лиофилизированной кости.

Сульфат кальция и аллогенный имплантат деминерализованной лиофилизированной кости.

Сульфат кальция (гипс, парижский пластырь) с успехом используется в ортопедии около 100 лет. Приблизительно 30 лет назад накопилось достаточно большое количество литературы по СК, и применение его стало обычным в практике хирурга-стоматолога.

В 1958 г. Peltier и Orn добавили сульфат кальция в аутогенный трансплантат и аллогенный костный имплантат собак. Они установили, что заживление происходило быстрее при добавлении сульфата кальция. В 1959 г. Peltier использовал этот материал для заполнения больших костных дефектов у человека. Он отметил, что это способствовало быстрому заживлению дефектов у всех 5 пациентов, в тоже время, не увеличивалось содержания кальция в плазме крови.

В ранних стоматологических исследованиях Calhoun установил, что сульфат кальция укреплял союз костных отломков при переломах нижней челюсти у собак. Bell отметил, что резорбция материала происходила в среднем через 4,7 недели после имплантации. В опытах на собаках Radentz и Collings моделировали дефекты альвеолярного отростка и заполняли их сульфатом кальция. Рентгенологическое исследование показало, что резорбция начиналась на 5 день и продолжалась до второй недели, когда большая часть сульфата кальция рассасывалась. На 3 неделе гомогенная структура переходила в трабекулярную, и зона дефекта едва выделялась на контрольной рентгенограмме. Через 12 недель степень заживления была одинаковой, но дефекты заполненные сульфатом кальция имели более плотную трабекулярную структуру. Гистологическое исследование показало, что те участки где использовался гипс организовались быстрее, таким образом, предотвратив врастание эпителия. Заполненные гипсом участки были более плотными при окончательном заживлении, а кость восстанавливалась в большей степени, чем в контрольной группе.

Bahn рекомендовал использовать сульфат кальция, потому что он стабилен, доступен, легко стерилизуется, а скорость его резорбции примерно соответствует скорости регенерации кости. В 1971 г. Shaffer и App имплантировали сульфат кальция в дефекты пародонта у человека. Оказалось, что материал хорошо переносится тканями, но не вызывает роста кости по сравнению с контрольной группой. В настоящее время клиницистами и исследователями сульфат кальция рассматривается как материал обладающим потенциальным регенеративным эффектом. Очевидно, что материал не является остеоиндуктивным.

В 1975 г. Frame перечислил качества, которыми должен обладать идеальный рассасывающийся материал, имплантируемый в кость: 1) хорошая переносимость тканями и отсутствие нежелательных реакций; 2) пористость - обеспечивает прорастание кости; 3) биодеградация - во избежание ослабления или инфицирования материала после образования кости; 4) возможность стерилизации без изменения качеств; 5) доступность и низкая цена.

В 1987 г. Frame смешал сульфат кальция с гидроксиапатитом (ГА) и использовал эту смесь для пересадки в челюсть собак. Он пришел к выводу, что применение гипса может быть полезным в качестве наполнителя при заполнении дефектов и для предотвращения миграции частиц ГА.

Первое сообщение об АДЛК появилось в 1960-х годах. Urist c сотрудниками выдвинул гипотезу о существовании в органическом костном матриксе субстанции, которая вызывает превращение недифференцированных мезенхимальных клеток в остеобласты. Кроме того, они открыли, что это свойство может быть сведено на нет нагреванием, высокими дозами облучения, некоторыми денатурирующими агентами, автоклавированием. Urist и Craven выяснили, что этой способностью не обладала минерализованная кость, но остеоиндуктивный эффект был более выражен, когда костный аллографт был медленно деминерализован при холодной температуре с помощью соляной кислоты. Urist и Strates установили, что субстанция, которую они назвали «костным морфогенетическим протеином», была прочно связана с костным коллагеном и влияла на остеоиндукцию. Они сообщили, что материал может быть выделен с помощью соответствующих методик деминерализации.

Впоследствии некоторые клиницисты сообщили о прекрасных результатах при использовании АДЛК для устранения дефектов пародонта. Bowers с соавторами привел гистологические доказательства того, что образование нового цемента, новой периодонтальной связки и кости стало возможным в результате применения АДЛК, а не просто после проведения хирургического кюретажа. Schollhorn и McClain сообщили, что комбинированное использование ПТФЭ мембраны и АДЛК приводит к лучшей регенерации костной ткани в зоне дефекта, чем при использовании только ПТФЭ мембран.

Никогда не сообщалось о фактах бактериальной или вирусной трансмиссии в результате применения АДЛК. Алкогольные ванны, кислотная деминерализация и процесс лиофиизации исключают возможность выживания бактерий и вирусов даже в случае неадекватной оценки состояния донора. Тем не менее, идеальным было бы использование очищенного костного морфогенетического протеина в качестве остеоиндуктивного материала. Группа японских исследователей соместно с Urist открыли, что с помощью 4М гидрохлорида гинидина можно выделить КМП из его связи с коллагеном. Стало очевидным, что необходим носитель для улучшения остеоиндуктивного эффекта экстрагированного КМП. Yamazaki et al. открыли эффект усиления остеоиндукции КМП при имплантации его в комбинации с сульфатом кальция в бедренную мышцу мыши.

Способ использования

Процедура заключается в объединеннии остеоиндуктивного эффекта АДЛК и барьерного эффекта сульфата кальция. Порошок деминерализованной лиофилизированной человеческой кортикальной кости с размером частиц 300-700 нм можно получить в банках кости аккредитованных Американской Ассоциацией Банков Тканей. Медицинский сульфат кальция стерилизуется при температуре 163°С на протяжении 1,5 часов и до операции хранится в стерильной упаковке.

Слизисто-надкостничный лоскут откидывают в соответствии с пародонтологическими и хирургическими принципами. Дефект подготавливают для принятия костного материала. С помощью кюреты удаляется грануляционная ткань. Если рентгенологическое исследование показывает, что стенки дефекта плотные, можно воспользоваться круглым бором 1/4 для просверливания отверстий в кортикальной пластине (методика «швейцарский сыр»). Если в костный дефект включен корень зуба, то поверхность корня обрабатывают до достижения плотного и гладкого состояния с помощью набора кюрет, ультразвукового скалера и полировочных боров. Поверхность корня обрабатывают лимонной кислотой (рН=1) в течение 2-3 минут.

Необходимо погрузить АДЛК в стерильный физиологический раствор по крайней мере за 10 минут до заполнения дефекта. С целью регидратации можно использовать стерильный раствор анестетика (при условии невысокой концентрации адреналина). Непосредственно перед заполнением дефекта костным материалом в него добавляется сухой сульфат кальция, так чтобы он заполнял 20% объема смеси. Оба компонента перемешиваются шпателем до образования гомогенной массы, после чего дополнительно добавляется физиологический раствор до полного увлажнения. Затме смесь переносится с помощью лопатки шпателя в зону дефекта.

Заключение

Обычные хирургические вмешательства с целью регенерации тканей периодонта, утерянных в результате заболевания, были неэффективны. Развитие методик НТР позволило эффективно восстанавливать периодонтальную связку, цемент и альвеолярную кость. Для успешного лечения дефектов периодонта используют рассасывающиеся и нерассасывающиеся барьеры. Поскольку внедряются все новые материалы и методики, их долгосрочный эффект неизвестен. Однако, исследования доказывают, что улучшения, достигнутые при НТР, имеют хороший долгосрочный прогноз.