МедУнивер - MedUniver.com Все разделы сайта Видео по медицине Книги по медицине Форум консультаций врачей  
Рекомендуем:
Стоматология:
Стоматология
Анатомия полости рта
Детская и подростковая стоматология
КТ, МРТ, УЗИ полости рта и ЧЛХ
КЛКТ, КТ, рентген в имплантологии
Ортодонтия:
Ортодонтия
Высота окклюзии
Мини-имплантаты
Ортопедия:
Высота окклюзии
Протезирование коронками
Протезирование мостовидными протезами
Реставрация передних зубов
Штифтовые культевые конструкции (ШКК)
Пародонтология:
Пародонтология
Пластическая хирургия десны
Трансплантация кости (костная пластика)
Терапевтическая стоматология:
Терапевтическая стоматология
Реставрация передних зубов
Штифтовые культевые конструкции (ШКК)
Эндодонтия (эндодотическое лечение)
Хирургическая стоматология:
Хирургическая стоматология
Имплантология
Пластическая хирургия десны
Трансплантация кости (костная пластика)
Форум
 

Преимущества и показания для пьезоэлектрической остеотомии в стоматологии

а) Обоснование и физические принципы. Осциллирующая волна ультразвукового давления находится выше верхнего уровня слышимости человека (30-20 кГц). В настоящее время использование ультразвука достигло значительного распространения в пародонтологии (Flemming et al., 1998; Lea et al., 2003) и эндодонтии (Walmsley et al., 1992). Первые результаты ультразвуковой терапии пародонта относятся к 1955 г. (Zinner, 1955).

Высокочастотные звуковые волны использовали для механической обработки твердых тканей зуба (Catuna, 1953). Клинически очевидные преимущества ультразвуковых волн по сравнению с обычным очищением были отмечены при удалении зубного налета (Johnson, Wilson, 1957). Определенные положительные эффекты использования ультразвуковых волн были также продемонстрированы для распломбирования корневых каналов и удаления обломков инструментов из корневых каналов (Walmsley et al., 1990).

Преобразуя электрическую энергию в ультразвуковые волны, обычно путем магнитострикции или пьезоэлектричества, можно добиться термического, механического и химического действия. В то время как магнитострикция изменяет физические размеры материала в магнитном поле, пьезоэлектричество основано на так называемом пьезоэффекте. Французские физики Жан и Мари Кюри впервые упомянули об этом эффекте в 1880 г. (Hoigne et al., 2006).

Они описали возникновение электрического тока на поверхности некоторых кристаллов и многих веществ при механической деформации. Через некоторое время была обнаружена инверсия этого эффекта, возникающая при деформации кристаллов под действием электрического тока.

Переменное напряжение, приложенное к поляризованной кристаллической пьезокерамике, вызывает ее расширение в направлении полярности и сжатие в перпендикулярном направлении. Это колебательное движение и свойства кристаллов обусловливают колебания с определенной частотой и амплитудой (Stubinger et al., 2005). Передача и отражение этого осциллирующего луча могут быть использованы для медицинской визуализации, и их обнаружение и оценка в тканях внутри человеческого тела дают полезную информацию.

Специфический акустический импеданс пронизываемых тканей вызывает диверсификацию пучка на их границах посредством сложного взаимодействия поглощения, отражения, рефракции, диффузии и дифракции (Bains et al., 2008).

б) Технические характеристики пьезоэлектрических аппаратов. Использование пьезоэлектрического физического процесса эффективно применял в стоматологии для абляции и абразии твердых тканей Catuna (1953). Через несколько лет было изучено использование традиционной технологии ультразвуковой вибрации для резки минерализованной ткани у животных (Mazorow, 1960; McFall, 1961; Horton et al., 1975, 1981).

Horton и соавт. (1981) продемонстрировали, что при ультразвуковой остеопластической хирургии можно безопасно и точно удалять твердые ткани при небольших интраоперационных вмешательствах, избегая кровотечения. Эта же группа ученых также продемонстрировала гистологически, что ультразвуковая остеотомия дефектов буккального альвеолярного отростка у собак дает благоприятную картину заживления по сравнению с тем, когда вмешательство было выполнено с помощью низкоскоростного вращающегося режущего бора. Несмотря на то что участки остеотомии, получаемые при воздействии ротационного бора, обладали самой гладкой поверхностью, заживление кости улучшалось после ультразвуковой остеотомии.

Однако все эти исследования с использованием магнитострикционных ультразвуковых приборов не привели к какому-либо клиническому применению из-за несовершенства технологии. Для того чтобы преодолеть эти технологические ограничения, Vercellotti и соавт. (2001а) провели исследования для разработки нового, клинически эффективного ультразвукового и звукового пьезоэлектрического инструмента для резки кости у животных под названием Piezosurgery®.

В 2000 г. опубликовано первое клиническое исследование с участием человека, в ходе которого была проведена пьезоэлектрическая хирургия кости (Vercellotti, 2000). Этот хорошо принятый и революционный хирургический метод был внедрен при расщеплении беззубого альвеолярного гребня, который был настолько узким, что ранее не было возможности рассечь его с помощью других режущих инструментов и в то же время сохранить его целостность.

Сегодня пьезохирургия представляет собой инновационную технологию расщепления кости, основанную на использовании микровибраций на определенной ультразвуковой частоте, модулируемой звуковыми волнами (рис. 1). После короткого периода обучения эффективность пьезохирургии сравнима с эффективностью других инструментов для остеотомии, и, кроме того, она обеспечивает больший контроль при обработке мелких и тонких фрагментов кости.

Преимущества и показания для пьезоэлектрической остеотомии в стоматологии
Рисунок 1. Система Mectron Piezosurgery®

Пьезоэлектрическое режущее действие — результат измельчения кости за счет воздействия механических ударных волн, которые вибрируют линейным образом на звуковой и ультразвуковой частотах (от 30 до 30 000 Гц). Уменьшенная амплитуда колебаний (20-80 мкм) режущих наконечников — основная причина наиболее интересных хирургических характеристик: селективной резки, точности, интраоперационного контроля и безопасности. Селективное режущее действие — результат ограниченной амплитуды механических микровибраций: при этих амплитудах можно разрезать только минерализованную ткань, избегая повреждения мягких тканей вследствие их эластичности.

Ультразвуковая технология для разрезания мягких тканей требует высоких частот — более 50 кГц (Labanca et al., 2008).

Кроме того, механические микродвижения на частоте около 24-30 кГц дают кавитационный эффект в ирригационном растворе, что уменьшает интраоперационный перегрев и кровотечение, увеличивая, таким образом, хирургическую видимость и безопасность, облегчая заживление.

в) Применение пьезохирургического аппарата. В то время как пьезоэлектрическое устройство обычно имеет такую же конструкцию, как и обычные ручные хирургические модели, из-за другого принципа резки этим устройством хирург нуждается в обучении для работы с ним. Хотя Salami и соавт. (2010) обнаружили, что особенно хорошо подготовленным хирургам не нужен какой-либо определенный период обучения, прежде чем успешно проводить прямые линии при остеотомии с использованием пьезохирургии, они все же пришли к выводу, что необходим проверенный период обучения для всех хирургов в первое время, которые хотят использовать пьезоэлектрическое устройство.

Для ультразвуковой остеотомии оптимальный угол наклона между пьезоэлектрическим устройством и осью ортогональной подготовки составляет 0-10° (Khambay, Walmsley, 2000). Вне этого диапазона углов как производительность резки, так и точность снижаются по качеству. В отличие от вращающихся боров, увеличение ручного давления, оказываемого на пьезоэлектрическое устройство, не ускоряет скорость резки.

Скорее, при увеличенном ручном давлении режущий наконечник ограничивается в свободе движения и вибрации, что приводит к перегреву. Кроме того, усиленное ручное давление уменьшает осевую чувствительность, а хрупкая кость, а также структуры мягких тканей, как правило, подвержены ятрогенному повреждению. Таким образом, при приложении контактного давления необходимо проявлять большую осторожность. Периодические перерывы замедляют вибрацию резки и особенно рекомендованы при выполнении комплексных и глубоких разрезов (Robiony et al., 2004). Такие интервалы также дают хирургу возможность выбрать наиболее подходящий план остеотомии с высоким уровнем точности и защиты тканей.

С точки зрения сноровки и тактильной чувствительности пьезохирургия обладает определенными преимуществами. В микрометрической остеотомии сочетается удобство обращения с повышенной маневренностью при уменьшенном контактном давлении и макровибрациях. Снижение контактного давления поддерживает этот эффект. Таким образом, не только уменьшается риск случайной травмы смежных мягких тканей, но и минимизируется инвазивность хирургической процедуры. Нет необходимости дополнительно прилагать силу, чтобы сбалансировать вращение или колебание инструмента, а соответственно, и избежать повреждения ткани из-за отсутствия контроля.

Напротив, бор, вращающийся со скоростью около 20 000 об/мин, вызывает приблизительно 320 ударных волн в минуту и генерирует макровибрации, которые снижают точность и интраоперационное управление. Фактически во время резки хирург должен оказывать давление на ручную часть с усилием в несколько килограммов. При использовании небольших и сложных режущих наконечников ультразвуковые микровибрации уменьшают эффект сколов по краю остеотомии. Хрупкие минерализованные структуры твердых тканей отслаиваются лишь в незначительном количестве и только в исключительных случаях при сильном вращении или принудительном перемещении.

Таким образом, деликатная обработка и практический опыт имеют большое значение для максимального использования преимуществ пьезохирургии. Только в этом случае можно выполнить очень точное разрезание в анатомически труднодоступных местах или ранее недоступных областях. В этом отношении акустическая обратная связь с процессом резки позволяет определить наиболее подходящее рабочее давление для обработки кортикальных или губчатых структур кости.

Качество кости, а также физические характеристики рабочего наконечника оказывают огромное влияние на режим, форму и величину колебаний. Claire и соавт. (2013) исследовали влияние моделей колебаний универсального пьезохирургического наконечника ОРЗ на морфологические характеристики резки. Качественная остеотомия кортикальной кости формировала узкий дефект с четкой костной демаркацией разреза по сравнению с губчатой костью.

Было установлено, что физические нагрузки до 100 г на рабочем наконечнике оптимальны для кортикальной кости; 200-граммо-вая нагрузка значительно уменьшала колебания наконечника. Этот эффект с увеличением нагрузки не обнаружен в отношении губчатой кости. Следует также тщательно учитывать нижний предел нагрузки, так как при слишком низком наклоне наконечник начинает скользить по поверхности кости, и в результате четкость разреза снизится, а границы остеотомии будут нерегулярными (Romeo et al., 2009).

г) Клинические и биологические преимущества пьезохирургии. Выполнение остеотомии с маргинальным удалением тканей и низкой степенью кровотечения создает оптимальные условия заживления в послеоперационном периоде. Связанное с этим уменьшение боли и отека увеличивает комфортность для пациента. Кроме того, постоянное и регулируемое охлаждение с помощью орошения создает четкую интраоперационную видимость вследствие удаления крови и обломков. Ультразвуковая кавитационная активность пузырьков в растворе для жидкой ирригации дополнительно облегчает видимость вокруг места остеотомии (рис. 2).

Преимущества и показания для пьезоэлектрической остеотомии в стоматологии
Рисунок 2. Эффект кавитации физраствора создает хорошую интраоперационную видимость

Однако, помимо технической точности пьезохирургии, имеют первостепенное значение биологические эффекты, включающие предотвращение некроза кости и теплового или механического повреждения соседних тканей. Согласуясь с тенденцией к менее инвазивной хирургии с повышенной точностью и минимизации случайного повреждения, пьезохирургия представляет собой безопасную технику, которая позволяет избежать перегрева и травмы тканей. Хирургический стресс оказывает большое влияние на жизнеспособность клеток и процессы регенерации после травмы. По этой причине любое манипулирование костью должно быть максимально атравматичным, чтобы стимулировать быстрое и беспрепятственное заживление.

В ряде различных исследований in vitro и in vivo несколько авторов продемонстрировали, что пьезоэлектрическая остеотомия не нарушает ремоделирование кости или жизнеспособность клеток. Chiriac и соавт. (2005) проанализировали морфологию, жизнеспособность и дифференциацию клеток, растущих из костной стружки, образующейся при пьезоэлектрической хирургии и при использовании обычного вращающегося сверла. Костная стружка состояла в основном из кортикальных донорских участков. Авторы продемонстрировали, что аутогенная костная стружка, собранная после пьезоэлектрической хирургии и после использования обычного сверла, содержит жизненно важные клетки, которые дифференцируются в остеобласты in vitro.

В целом они не обнаружили существенных различий по жизнеспособности в зависимости от использования первого или второго метода.

Von See и соавт. (2010) провели дальнейший анализ жизнеспособности эндохондральных (бедренных) и мембранных (нижнечелюстных) костных клеток, собранных с применением пьезоэлектрической хирургии и после работы вращающимся бором или скребком. Морфометрическая оценка показала гладкую поверхность после использования бора или пьезоэлектрического устройства. И напротив, небольшие следы и неравномерная поверхность кости были видны после использования скребка. В целом эндохондральная и мембранная пролиферация остеобластов не различались в зависимости от методов их получения, однако остеобластоподобных клеток было больше в образцах, собранных скребком или пьезоэлектрическим устройством, чем бором.

В свете этого остеогенный потенциал аутогенной кости, полученной в результате пьезохирургии, кажется более перспективным для любой восстановительной процедуры.

В отношении выделения тепла в непосредственной близости от остеотомического промежутка и соответствующих биологических тканевых реакций Heinemann и соавт. (2012) сравнивали различные звуковые и ультразвуковые системы с обычными вращающимися борами в сегментах свежей свиной челюсти. Несмотря на то что гистологические исследования указывают на неповрежденные остеоциты, прилегающие к остеотомическому краю при использовании всех трех видов инструментов, пьезохирургия показала самый высокий рост температуры (18,17 °C).

В отличие от звуковой хирургии, стенки воронкообразных пьезоэлектрических остеотомических участков демонстрировали заметную окрашенную зону дефекта размером около 30 мкм в боковой области. Кроме того, можно было видеть ясную волнистость структуры трабекулярной кости. В следующем исследовании трупных овечьих челюстей Metzger и соавт. (2006) обнаружили, что эффект «пневматического молота» пьезоэлектрического устройства создает значительно более шероховатую поверхность с ослабленными краями кости и зону дефекта около 170 мкм по сравнению с обычным вращающимся бором.

Vercellotti и соавт. (2005) гистологически оценили репаративный потенциал и ответ кости после ампутации при пародонтальной пьезоэлектрической остеотомии и остеопластике в эксперименте на собаке. После отслаивания мукопериостальных лоскутов в полную толщину и дегрануляции мягких тканей вокруг каждого зуба удаляли около 4 мм кости, применяя случайным образом пьезохирургию, карбидный или алмазный бор. В то время как в начале (14 дней), а также в конце (56 дней) фазы заживления раны в двух последних группах гистологически была обнаружена определенная потеря кости, группа, подвергнутая пьезоэлектрической хирургии, продемонстрировала небольшое среднее увеличение уровня кости в обеих точках наблюдения.

Исходя из полученных результатов авторы предположили, что пьезохирургия может быть очень полезна для физиологической перестройки костной архитектуры альвеолярного гребня после резорбционной пародонтальной терапии.

В следующем эксперименте на черепах кроликов Ма и соавт. (2013) сравнивали заживление кости после остеотомий, выполненных либо пьезохирургическим аппаратом, либо двумя различными колеблющимися режущими дисками. Через 1 нед остеотомический разрыв в пьезоэлектрической группе показал большое количество воспалительных клеток, высокую степень васкуляризации тканей (72,8%) и наличие предварительной матрицы (21,8%). В некоторых случаях около остеотомических краев присутствовали небольшие и рассеянные островки начала формирования центрипитального остеоида.

Через 2 нед промежуток был в основном заполнен смесью незрелых костных структур, а количество новой остеоидной и минерализованной костной ткани увеличилось. Через 5 нед межостеотомические промежутки почти заполнились новообразованной костью с высокой степенью минерализации. Консолидация остеотомического промежутка во многих случаях была почти полной, а в некоторых случаях новые костные структуры демонстрировали ламеллярную ориентацию (рис. 3).

Преимущества и показания для пьезоэлектрической остеотомии в стоматологии
Рисунок 3. Итог гистологических результатов после остеотомий, проведенных с использованием пьезохирургии (а, г, ж, к), нового режущего диска (б, д, з, л) или обычного режущего диска (в, к, и, м): а-в — образцы после 1 нед окрашивания гематоксилин-эозином для четкой идентификации структур и матрицы мягких тканей на ранней стадии заживления; г-е — образцы через 2 нед; ж-и — через 3 нед; к-м — через 5 нед окрашивания толуидиновым синим для оценки нового формирования и ремоделирования кости. Все три метода остеотомии продемонстрировали характерное заживление промежутка с мостиком в месте остеотомии с незрелой и тканной костью на начальной стадии заживления. Через 5 нед все методы продемонстрировали выраженное ремоделирование с пластинчатыми структурами

Эта же группа исследователей продемонстрировала сходные с пьезоэлектрической остеотомией результаты в эксперименте с овечьей большеберцовой костью (Stubinger et al., 2010а). Через 3 мес после пьезоэлектрической остеотомии отмечено костное ремоделирование с отчетливым образованием пластинчатой кости. Исходная линия остеотомии по средней линии обозначала границу заживления с ранней стадией продольного выравнивания ремоделированной пластинчатой кости.

д) Пьезоэлектрическая подготовка ложа имплантата. В дополнение к традиционной остеотомии пьезохирургию также можно использовать для подготовки ложа имплантата (Vercellotti et al., 2014). Однако эта методика требует специальных хирургических наконечников с адаптированной формой и геометрией, позволяющих просверлить симметричное отверстие для имплантата с минимальным термическим и механическим повреждением кости (рис. 4).

Preti и соавт. (2007) проанализировали неоостеогенез и воспалительные реакции после подготовки ложа имплантата с использованием либо пьезохирургической установки, либо обычного бора. Авторы оценили содержание костного морфогенетического белка-4 (ВМР-4), трансформирующего фактора роста-β2 (TGF-β2), фактора некроза опухоли-α (TNF-α), интерлейкина-1β (IL-1β) и IL-10.

Преимущества и показания для пьезоэлектрической остеотомии в стоматологии
Рисунок 4. Установка IM2 для получения экспериментальной остеотомии с использованием ультразвукового метода подготовки ложа имплантата

Примечательно, что на ранней стадии (7-14 дней) ложа имплантатов, сформированные с использованием пьезоэлектрического аппарата, имели кость, сформированную на наиболее раннем сроке, с большим количеством остеобластов. За исключением IL-1β и TNF-α, в этот период в пьезоэлектрической группе были увеличены уровни ВМР-4, TGF-β2 и IL-10. В целом пьезоэлектрическая костная хирургия была более эффективной в отношении стимуляции остеогенеза тканей вокруг имплантата с четким снижением количества про-воспалительных цитокинов. Аналогичные хорошие биологические и биомеханические результаты при пьезоэлектрической подготовке ложа имплантата описаны в модели овечьей большеберцовой кости (Stiibinger et al., 2010b).

е) Клиническое применение пьезоэлектрической хирургии. Результаты нескольких экспериментальных и клинических исследований костного заживления и биологического поведения структур твердых и мягких тканей после пьезоэлектрической остеотомии обеспечивают прочную основу для клинического применения пьезоэлектрической хирургии. Однако, несмотря на доказанные и очевидные преимущества пьезохирургии, индивидуальная медицинская помощь пациенту и опыт хирурга имеют очень большое значение для хирургического результата и общей выживаемости у пациентов.

Одно из самых сильных критических замечаний в отношении пьезохирургии касается трудоемкого характера этой техники. Поскольку хирург не может ускорить пьезоэлектрическую остеотомию путем ручной настройки, которая обычно осуществима для обычных боров, общая эффективность зависит от предварительно выбранных параметров мощности. По этой причине при удалении большого количества кости совместное использование пьезохирургии с обычными высокоскоростными сверлами служит одобренным и защищенным подходом.

Тем не менее интраоперационная безопасность пьезохирургии делает ее предпочтительным методом при всех типах костной хирургии. Использование аутологичной кости для устранения и восстановления костных дефектов по-прежнему служит широко предпочтительным и утвержденным методом для замены утраченного объема кости. Получение костных фрагментов в форме блока, а также частиц кости имеет определенные преимущества при различных клинических показаниях. Однако регенеративная способность собранных костных фракций и техника сбора требуют соблюдения особых хирургических и технических требований, если необходимо гарантировать успешный результат лечения (Berengo et al., 2006; Bacci et al., 2011).

Преимущества и показания для пьезоэлектрической остеотомии в стоматологии
Рисунок 5. Насадкой OT8R проводят разрезание, чтобы упростить костную блочную остеотомию и уменьшить повреждение мягких тканей

В то время как обычные вращающиеся или осциллирующие устройства позволяют легко и быстро собирать блок-графты, их использование при сборе костной стружки более ограничено. Для сбора достаточного количества кости в виде частиц скребок демонстрирует превосходную производительность, но остеотомия полных костных структур невозможна с помощью этого инструмента. Пьезохирургия преодолевает эти ограничения, поскольку специальные режущие наконечники позволяют осуществлять индивидуальный хирургический подход в зависимости от ситуации. Форма, ширина и толщина пьезохирургических наконечников оптимизированы для применения при типичных и распространенных внутриротовых ситуациях с использованием настроенных параметров. По этой причине пьезоэлектрическую технологию широко используют в обычной стоматологической хирургии (рис. 5).

Пьезохирургия получила широкое признание в дентальной имплантологии в отношении поднятия дна верхнечелюстной пазухи, костной трансплантации, латерализации нижнего альвеолярного нерва, расширения альвеолярного гребня и ортодонтических микрохирургических остеотомий.

- Также рекомендуем "Примеры применения пьезоэлектрической хирургии в стоматологии"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 18.12.2022

Медунивер Мы в Telegram Мы в YouTube Мы в VK Форум консультаций врачей Контакты, реклама
Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.