Определение остеоинтеграции имплантата и история ее изучения
а) Определение остеоинтеграции. Стоматологическая имплантология построена на фундаментальном принципе остеоинтеграции, т.е. формировании прямого структурного и функционального соединения между организованной, витальной костной тканью и поверхностью имплантата. Это определение дал родоначальник современной стоматологической имплантологии профессор Пер-Ингвар Бронемарк (Per-Ingvar Branemark). В 1959 г. он опубликовал статью о результатах наблюдения костной ткани кроликов с помощью специальной титановой видеокамеры.
По завершении эксперимента он отметил трудность удаления камеры из малоберцовой кости кролика из-за прорастания костной ткани в неровности на поверхности титана при отсутствии признаков воспаления.
С учетом этого наблюдения профессор Бронемарк начал экспериментировать с разными животными - кроликами, крысами и собаками, чтобы изучить факторы, влияющие на стабильность титановых опор протезов. Последующие клинические исследования продемонстрировали 10-летние результаты протезирования при полной адентии челюстей (1977 г.).
Тем не менее в то время отсутствие технической возможности объективно доказать наличие костной интеграции оставляло сомнения в эффективности такого механизма. Первым исследователем, который достоверно подтвердил костную интеграцию титановых имплантатов, стал доктор Андре Шредер (Andre Schroeder). Шредер и его сотрудники гистологически описали феномен остеоинтеграции с помощью спилов через кость и имплантат одновременно без нарушения костного прикрепления.
Термин «остеоинтеграция» (от греч. osteon - кость и лат. integration - рост) означает непосредственное прикрепление костной ткани (минерализованный костный матрикс) к имплантату без образования мягкотканной прослойки. Исходя из трактовки профессора Бронемарка, этот термин подтверждается только гистологическими доказательствами прикрепления кости. В настоящее время известно, что титановая поверхность при контакте с атмосферным воздухом или водой практически мгновенно подвергается окислению. Образующаяся оксидная пленка (TiO2) взаимодействует с определенными неколлагеновыми белками (в первую очередь остеопонтином и костным сиалопротеином), которые присутствуют в ране при подготовке костного ложа и способствуют образованию химических и физических связей.
Meffert и соавт. различали адаптируемую остеоинтеграцию, характеризующуюся непосредственным плотным прилеганием кости к поверхности имплантата, и биоинтеграцию - образование непосредственного биохимического прикрепления кости к имплантату.
По мнению Boyne и Scheer, термин «остеоинтеграция» правомерно использовать, когда имплантат полностью интегрирован с костной тканью и всеми ее составляющими - костными лакунами, гемопоэтической, жировой и соединительной тканью, кальцифицированным матриксом. Однако в действительности с костью контактирует далеко не вся поверхность имплантата, поэтому в научной литературе продолжается обсуждение, какая площадь поверхности имплантата, контактирующая с костью (ПИК), является достаточной для того, чтобы считать имплантат остеоинтегрированным.
Учитывая сложность точного определения ПИК, принято применять клиническую, а не гистологическую оценку остеоинтеграции имплантатов. Таким образом, в настоящее время под остеоинтеграцией понимают процесс, обеспечивающий жесткую фиксацию искусственного объекта и способность его функционирования под действием нагрузки без развития неблагоприятных реакций со стороны организма. Остеоинтеграция характеризуется отсутствием подвижности на границе между костью и имплантатом.
Нужно отметить, что критерии остеоинтеграции отличаются в зависимости от конкретной точки зрения:
1. Живой организм. Имплантат считается остеоинтегрированным, если остается неподвижным и обеспечивает стабильность протеза в условиях функциональной нагрузки при отсутствии боли и воспаления.
2. Биология. Остеоинтеграция заключается в аппозиционном костеобразовании на поверхности имплантата без формирования промежуточного слоя фиброзной ткани. Иными словами, речь идет о наличии непосредственного и при этом функционального прикрепления кости к имплантату без реакции отторжения инородного тела.
3. Биомеханика. Остеоинтегрированный имплантат характеризуется отсутствием подвижности относительно окружающей кости, причем и он, и кость подвергаются сопоставимой деформации под действием нагрузки.
4. Гистология и биофизика. Остеоинтеграция предполагает наличие вокруг имплантата нормальной гистологической картины костной ткани (по данным сканирующей электронной микроскопии, СЭМ).
По мнению некоторых исследователей, остеоинтеграция представляет собой вариант реакции организма на инородное тело, причем мягкотканная или костная интеграция обусловлена только биомеханическими особенностями в конкретной клинической ситуации.11 Более того, эти специалисты продемонстрировали возможность костной интеграции даже фрагментов амальгамы.11 Тем не менее имеются доказательства количественной разницы костной реакции в зависимости от типа биоматериала и шероховатости поверхности объекта, что само по себе опровергает исключительное значение биомеханики для остеоинтеграции инородного тела.
Определение остеоинтеграции постоянно изменялось под влиянием новых научных данных, наблюдений, результатов анатомических, гистологических и ультраструктурных исследований. Представление об остеоинтеграции эволюционировало от простой констатации факта плотного прилегания кости к имплантату до неопровержимого гистологического подтверждения прикрепления костной ткани к титановой поверхности. Известно, что остеоинтеграция и стабильность имплантата характеризуются определенными клиническими особенностями в кратко-и долгосрочном периодах.
В настоящее время немедленное протезирование с опорой на имплантаты (от одиночных коронок до несъемных полных протезов) очень эффективно во многих ситуациях. Более того, такой подход может применяться при имплантации как в нативную кость, так и после реконструктивных вмешательств. Учитывая доказанный благоприятный долгосрочный прогноз самих имплантатов, сегодня большое внимание уделяется стабилизации состояния прилегающей к имплантатам десны и кости. Это связано не только с возросшими эстетическими требованиями пациентов, но и с необходимостью создания условий для удовлетворительной самостоятельной гигиены полости рта.
Рисунок 1. Протез с опорой на разные имплантаты. Отмечаются костные дефекты в области имплантатов нижней челюсти
б) Экспериментальные исследования внутрикостной опоры зубных протезов. Первые публикации замещения отсутствующих зубов при частичной или полной адентии с помощью имплантатов появились еще в начале XX века. С этой целью применялись имплантаты самой разной конфигурации и из разных материалов, в том числе золотые (Maggiolo, 1909), платиноиридиевые корзиночные (Greenfield, 1909) и спиральные (Casto, 1914; Kauffer, 1915), керамические винты (Abel, 1934), поднадкостничные кнопочные имплантаты (Dahl, 1942), стальные и танталовые полые спиральные винты (Formiggini, 1947) и, относительно недавно, пластиночные (Linkow и Pasqualini, 1972), танталовые игольчатые (Scialom) и винтовые имплантаты (Tramonte, Garbaccio, Marini, Pierazzini) (рис. 1).
В то время неудачи имплантации обычно связывали с недостаточной стерильностью хирургического поля. Многие авторы считали, что имплантаты должны быть окружены слоем фиброзной ткани (так называемая фиброзная интеграция), который якобы играет роль периодонтальной связки и обеспечивает некоторую подвижность имплантата. Через 10 лет после протезирования выживаемость таких имплантатов составляла 40-70%. Некоторые имплантаты нормально функционировали без возникновения каких-либо осложнений, но большинство требовало удаления из-за тяжелых инфекционно-воспалительных поражений прилегающих тканей (рис. 2 и 3).
Рисунок 2. Несъемный полный протез через 10 лет после фиксации, (a-d) Выраженная резорбция кости в области имплантатов и зубов (e-g). Рентгенологическая картина в ходе лечения и через 5 лет
Рисунок 3a-3e. Сквозные дефекты альвеолярного гребня после удаления имплантатов затрудняют немедленную имплантацию. Установка имплантатов под наклоном обеспечивает их достаточную первичную стабильность для немедленного протезирования и позволяет отказаться от объемного реконструктивного вмешательства
Рисунок 3. (f, g) Удаленные имплантаты.
Рисунок 3. (h) Панорамная рентгенограмма после установки двух имплантатов вертикально и одного под наклоном.
(i) Стабильность уровня кости через 1 год после протезирования.
(j) Через 7 лет костный гребень по-прежнему стабилен.
Рисунок 3. (k, l) Функциональный и эстетичный результат
В 1969 г. группа ученых под руководством профессора Бронемарка выполнила экспериментальное исследование на собаках, чтобы определить факторы, которые могут влиять на стабильность внутрикостных имплантатов и успех протезирования.4 Такие имплантаты представляли собой цилиндры с перфорациями в апикальной части. Считалось, что костная ткань, прорастающая в отверстия в области верхушки имплантата, способствует его фиксации в нижней челюсти. Протезы к имплантатам привинчивали, используя ортопедические винты со шлицем на головке.
Исследователи изучали биологическую реакцию кости вокруг имплантатов в разные временные интервалы безотносительно долгосрочного прогноза. Имплантацию проводили по двухэтапному протоколу, через 6-8 недель выполняли второй хирургический этап (устанавливали формирователи десны), а еще через 2 недели к имплантатам фиксировали протез. Затем животных в определенные сроки выводили из эксперимента, после чего проводили осмотр, а также стереомикроскопию, рентгенографию и оптическую микроскопию до и после удаления имплантатов из челюсти. Полученные результаты подтвердили успешную остеоинтеграцию имплантатов и нормальную реакцию мягких тканей без признаков воспаления.
Практически во всех случаях костная ткань прорастала между витками резьбы имплантатов без образования фиброзной прослойки между костью и титаном. Эти наблюдения позволили Бронемарку перейти к клиническим исследованиям имплантатов.
