Порівняльна характеристика пористих і непористих внутрішньокісткових стоматологічних танталових імплантатів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Українська медична стоматологічна академія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата медичних наук

Порівняльна характеристика пористих і непористих внутрішньокісткових стоматологічних танталових імплантатів

Алтуніна Светлана Володмирівна

Полтава 1998

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Харківському державному медичному університеті МОЗ України, ректор - академік Анатолій Якович Циганенко

Науковий керівник: Заслужений діяч науки і техніки України, доктор медичних наук, професор, Куцевляк Валерій Ісайович завідуючий кафедрою стоматології дитячого віку Харківського державного медичного університету

Офіційні опоненти: Доктор медичних наук, професор, Гризодуб Василь Іванович, завідуючий кафедрою ортопедичної стоматології Харківського інституту удосконалення лікарів

Доктор iедичних наук, доцент,

Вовк Юрій Володимироaич, завідуючий кафедрою хірургічної та ортопедичної стоматології факультету післядипломної освіти Львівського державного медичного університету.

Провідна організація: Київська медична академія післядипломної освіти імені П.Л. Шупика, кафедра ортопедичної стоматології.

Захист відбудеться " 27 " квітня 1999 року о 15 годині на засіданні Спеціалізованої Вченої Ради Д 44.601.01 при Українській медичній стоматологічній академії (314024, м. Полтава, вул. Шевченка, 23). З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Української медичної стоматологічної академії ( м. Полтава).

Автореферат розісланий " 25 " березня 1999 ?оку.

Вчений секретар

Спеціалізованої Вченої ради,

кандидат медичних наук доцент Н.В. Головко

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Використання імплантатів в ортопедичній стоматології як зубних опор розкриває нові можливості в підвищенні ефективності ортопедичних заходів, спрямованих на відновлення жувальної функції. Сучасний розвиток стоматологічної імплантології грунтується на широкому використанні новітніх досягнень в галузі матеріалознавства, біомеханіки, фізики, хімії, а також на результатах детального вивчення складних закономірностей взаємодії імплантатів з оточуючою їх тканиною. Аналіз літературних і клінічних даних свідчить про те, що серед різноманіття імплантаційних матеріалів відсутні такі, що цілком задовольняють вимогам імплантології.

На цей час найбільш широко використовуються імплантати, виготовлені з біосумісних металів. Однак, перебуваючи в кістковій тканині, метали піддаються електрохімічній корозії, що негативно впливає на процеси репаративної регенерації (Тимофєєв О.O. (1998), Суров О.М.(1993) та ін.). Тривале подразнення тканини продуктами корозії спричиняє розвиток запалювальних процесів, що може призвести до незадовільних результатів імплантації. Установлено, що іони металу здатні до транспортування в органи і тканини, при цьому загальний вплив буває більш небезпечним, ніж локальні зміни. Присутність металів в організмі викликає явище гальванізму, що порушує електрофізіологічні умови, потрібні для нормального утворювання кісткової тканини (Тимофєєв О.О. (1998), Суров О.М. (1993), Stanford C. (1994), Шурна А. та ін. (1998)).

Керамічні матеріали за властивостями і структурою ближче до кісткової тканини, ніж метали, проте їх використання обмежується внаслідок підвищеної крихкості, що потребує виготовлення масиних конструкцій і значно збільшує розміри імплантатів (Shulte W. (1984)).

Прагнення поєднати високу міцність металів, що зберігається навіть в мініатюрних конструкціях імплантатів, з біологічною сумісністю кераміки різного складу, а також речовин органічного похождення привело до створення металевих імплантатів з покриттям із згаданих матеріалів (Шутурминський В.Г. (1997), Лясников В.М. (1995), Yaarda M.Y. (1994), Ripamonti U. (1992) та ін.).

Проте, визначаючи перспективність даного напрямку в пошуках оптимального матеріалу для імплантології, слід врахувати, що істотна різниця між фізико-механічними властивостями металів і кераміки перешкоджує утворенню міцного зв'язку поверхні металу з покриттям, внаслідок чого функціональні та експлуатаційні властивості імплантату погіршуються.

Увагу дослідників в останні роки привертають деякі метали, зокрема титан і тантал, на поверхні яких в природних умовах утворюється оксидна плівка завтовшки від 6 до 50 нм, яка являє собою достатньо стійке покриття, (Stanford C. (1994), Yaarda M.Y. (1994), Hanawa T. (1991)). Клінічні дослідження Hanawa T. (1991) довели, що оксидна плівка на поверхні імплантату з титану є не пасивною, а динамичною системою: через 6 років після імплантації спостерігалося збільшення товщини оксидного шару до 200 нм, а аналіз його складу виявив вміст органічних і неорганічних елементів (Ca, F, S). Проте констатуючи значний вплив товщини і складу оксидної плівки на процес остеоінтеграції, дослідники визнають, що кероване формування оксидного шару і оцінка його якості залишаються невирішеною проблемою.

Результати експериментальних і клінічних досліджень переконливо свідчать про те, що біологічна сумісність імплантатів обумовлюється не тільки матеріалом, з якого він виготовлений, а й характером модифікації поверхні. В роботах Олесової В.М. (1986), Чобаняна М.Л. (1993), Дудко О.С. (1993) та ін. показано, що створення на поверхні імплантатів розгалуженої мережі порових каналів сприяє остеоінтеграції, а також рівномірному розподілу напруження навкруги функціонуючого імплантату. Однак дані стосовно оптимального розміру пор та характеру пористості, наведені в літературних джерелах суперечливі і потребують подальшого уточнення. Крім того, виготовлення пористих імплантатів пов'язане з необхідністю забезпечування достатньої механічної міцності конструкції без порушення проникності порової структури.

Таким чином, незважаючи на значні досягнення в галузі матеріалознавства, біомеханіки, що супроводжувались інтенсивними дослідженнями клініко-експериментального характеру, пошук нових матеріалів, відповідаючих вимогам біомеханічної адекватності, залишається актуальною проблемою сучасної стоматологічної імплантології.

Одним з шляхів ії вирішення, на думку автора, є використання танталу як матеріалу для виготовленні стоматологічних імплантатів.

Тантал - широко відомий в медицині матеріал, що на протязі тривалого часу використовувався в хірургії, нейрохірургії, імплантології (Ананьєв М.Т. та ін. (1958), Швецова Л.Р. (1962), Трубников В.Ф. (1966), Yakubik E. (1986)).

Проте на цей час відсутні переконливі докази стосовно можливості використання танталу для виготовлення стоматологічних імплантатів; не розроблена технологія виготовлення танталових імплантатів з різними фізико-механічними характеристиками поверхні, що відповідають вимогам біомеханічної адекватності; не вивчені питання, пов'язані з реакцією кісткової тканини на імплантацію танталу, та вплив цього матеріалу на організм.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Дисертація виконана згідно з планом НДР МОЗ України і є фрагментом НДР кафедри стоматології дитячого віку Харківського державного медичного університету "Комплексне лікування хворих з патологією щелепно-лицевої ділянки", номер держреєстрації 01950023461.

Мета дослідження. Підтвердження можливості використання танталу ( пористого і непористого різновидів) для подальшого впровадження в клінічну практику як матеріалу для виготовлення внутрішньокісткових імплантатів в стоматології.

Задачі дослідження.

Розробити технологію і виготовити нові імплантати з танталу із заданою характеристикою поверхні, вивчити їх фізико-механічні властивості до і після імплантації.

Вивчити в експерименті морфологічну реакцію кісткової тканини на імплантацію пористого і непористого танталу.

Вивчити в експерименті особливості реакції кісткової тканини на імплантацію танталу в комбінації з трикальційфосфатом.

Вивчити в експерименті вплив імплантатів з танталу та танталу в комбінації з трикальційфосфатом на вміст макро- і мікроелементів в організмі тварин.

Апробувати і впровадити в клінічну практику танталові внутрішньокісткові стоматологічні імплантати як опори зубних протезів.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше вивчена можливість використання танталу ( пористого і непористого різновидів) як матеріалу для стоматологічних імплантатів. Вперше розроблена технологія виготовлення стоматологічного імплантату з танталу з заданими характеристиками поверхні, яка охороняється патентом України № 18017, пріоритет 21.10.96 р., на винахід "Спосіб виготовлення імплантату". Установлені в експерименті морфологічна та рентгенологічна картини реакції кісткової тканини на імплантати з танталу з різними характеристиками поверхні. Виявлені особливості сполучення танталу з трикальційфосфатом при використанні імплантатів з різними характеристиками поверхні ( пористими і непористими). В експерименті на тваринах вивчена трансформація фізико - механічних властивостей пористого і непористого танталу при різних експозиціях перебування металу в кістковій тканині та вплив танталу на концентрацію макро- і мікроелементів в органах і тканинах організму. Вперше, засновуючись на результатах клініко-експериментальних досліджень, обгрунтована можливість використання імплантатів з танталу з пористою поверхнею для стоматологічної імплантації.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблена технологія виготовлення пористого стоматологічного імплантату з танталу з заданою характеристикою поверхні. Проведені клінічні випробування імплантатів з танталу та освоєний їх випуск. Отримані позитивні клінічні результати, що підтверджують доцільність використання імплантатів з танталу з пористою поверхнею для практичної медицини.

Особистий внесок здобувача. Дисертаційна робота є самостійним науковим дослідженням. Всі експериментальні та клінічні дослідження, спостереження, їх оцінка та наукові висновки проаналізовані і інтерпретовані автором особисто. Виконавець є співавтором винаходу "Спосіб виготовлення імплантату". При лікуванні 18 хворих самостійно планувала лікування, розробляла конструкцію імплантатів, асистувала під час проведення 26 операцій, повністю самостійно виконувала ортопедичні роботи.

Апробація результатів роботи. Матеріали проведеного нами дослідження повідомлені і обговорені на: 1) республіканській науково-практичній конференції управління охорони здоров'я МВС України по удосконаленню стоматологічної допомоги, м. Харків, 13-15 травня, 1996 р; 2) засіданнях Харківського наукового товариства стоматологів 11.12.96 р. та 12.03.97 р.; 3) регіональній науково-практичній конференції вчених стоматологів медичних вузів та практичних лікарів в рамках національної виставки з міжнародною участю "Стоматологія в Україні'97", м. Харків, 30-31 січня 1997 р; 4) регіональній науково-практичній конференції вчених стоматологів медичних вузів та практичних лікарів в рамках національної виставки з міжнародною участю "Стоматологія в Україні'98", м. Харків, 29-30 січня 1998 р; 5) сумісному засіданні кафедр хірургічної, ортопедичної, терапевтичної, дитячої стоматології Харківського державного медичного університету і кафедр терапевтичної стоматології, хірургічної стоматології Харківського інституту удосконалення лікарів, м. Харків, 23 квітня 1998 р.; 6) апробаційній раді "Стоматологія" при Українській медичній стоматологічній академії, 8 вересня 1998 року.

Публікації. Основні положення і результати дослідження викладені в 10 друкованих роботах. По темі дисертаційного дослідження одержано патент України і два посвідчення на раціоналізаторські пропозиції.

Впровадження в практику. Стоматологічні імплантати з танталу, виготовлені за розробленим методом, впроваджені в практику клініки стоматології дитячого віку Харківського державного медичного університету; в лікувальний процес щелепно-лицевого відділення міської клінічної лікарні швидкої медичної допомоги №4 ім. проф. О.І. Мєщанінова; в лікувальний процес стоматологічного відділення дитячої міської клінічної лікарні № 23 м. Харкова; в практику клініки Харківського республіканського центру стоматологічної імплантології. Матеріали дисертації використовуються в лекціях і практичних заняттях для студентів стоматологічного факультету Харківського державного медичного університету.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається з вступу, огляду літератури, опису матеріалів, об'єктів та методів досліджень, двох розділів власних досліджень, заключної частини, висновків, практичних рекомендацій, списку використаної літератури, який містить 66 джерел вітчизняної літератури, 96 - іноземної, та додатків. Роботу викладено на 162 сторінках машинописного тексту, ілюстровано 36 малюнками та 12 таблицями.

2. ЗМІСТ РОБОТИ

Об'єкти та методи дослідження. З метою вивчення кісткової тканини в динаміці репаративного процесу при імплантації танталових імплантатів з різним рельєфом поверхні - пористим та непористим - нами проведено експерименти на 30 кроликах породи Шиншила віком від 1 до 2 років. Дослідження здійснювалось із використанням активного біокерамічного матеріалу - трикальційфосфату (ТКФ) - і без такого. Залежно від поверхні імплантату та умов імплантації піддослідні тварини були розподілені на 5 серій по 6 тварин в кожній ( табл. 1 ). Вивчення процесу взаємодії регенерованої кісткової тканини з поверхнею імплантату проводили в строки через 1,2 і 3 місяці після операції.

Таблиця 1. Розподілення піддослідних тварин в експерименті.

Тваринам під внутрішньочеревним наркозом тіопенталом натрію проводилась операція імплантації (доступ з підщелепової області). В разі використання 0,5 г порошку ТКФ у вигляді гранул розміром 150 мкм, його вносили у штучну ямку безпосередньо перед введенням імплантату. В терміни 1, 2 і 3 місяці тварин виводили з експерименту шляхом передозування тіопенталу натрію. Для оцінювання експерименту використовувались макроскопічні, рентгенологічні, морфологічні, фізичні методи досліджень та методи математичної статистики. Зрізи завтовшки 6-8 мкм виготовляли на мікротомі "Reichert" , оцінювали і фотографували під світловим мікроскопом "Rathenow". Для оцінювання стану остеонних конструкцій матеріал фарбували пікросиріусом червоним і вивчали під поляризаційним мікроскопом "Polmy-A". Вивчали спектр мікро- і макроелементів (K, Na, Ca, Mg, Zn, Cu та Fe) в сироватці крові, головному мозку, печені, нирках, селезінці та серці тварин для виявлення порушення вмісту вказаних елементів в органах і тканинах в умовах імплантації танталу і ТКФ. Вміст K i Na визначали методом полуменевої фотометрії за допомогою аналізатору рідини ПАЖ-2, при цьому сироватку розчинювали бідистильованою водою ( на 9,9 мл води 0,1 мл сироватки). Вміст Ca, Mg, Zn, Cu та Fe визначали атомно - абсорбційним спектрофотометричним методом, використовуючи спектрофотометри "Сатурн" і С-115 ( К-120.1) та основні прийоми кількісного атомно-абсорбційного аналізу за Прайсом. Отриманий з органів та тканин матеріал заздалегідь зважували та озолювали у К'єльдалевських колбах в присутності сірчаної кислоти при температурі 400? С. Отримані результати виражали: в сироватці крові для К, Na, Ca, Mg - в ммоль/л; для Zn, Cu, Fe - в мкмоль/л; вміст вказаних елементів в органах виражали в мг на 100 г сирої ваги. Результати біохімічних досліджень були піддані математико-статистичній обробці. Дані відносно концентрації мікро- і макроелементів в біоматеріалі вивчалися в контрольній та експериментальних групах тварин. Для підтвердження результатів експериментальних досліджень за критерієм Ст'юдента, нами були використані непараметричні методи Уайта, критерій ?², що дало можливість проаналізувати тенденції зміни концентрації металів в біоматеріалі експериментальних груп на протязі 1-3- місяців у випадках, коли спостерігалася статистично істотна різниця між даними контрольної та експериментальної груп.

Об'єкти та методи клінічних досліджень. Клінічний матеріал заснований на дослідженні і спостереженні 18 пацієнтів віком від 16 до 58 років ( чоловіків - 3, жінок - 15). Всього було проведено 26 операцій ендоосальної стоматологічної імплантації танталових імплантатів: 22 на нижню щелепу , 4 на верхню щелепу, з них 5 - двоголівочних. Показаннями для імплантації була часткова вторинна адентія, при цьому об'єм дефектів складав: кінцеві - 9, двосторонні кінцеві при відсутності 3 та більше зубів - 7, включені дефекти 4 та більше зубів - 2. Операції імплантації проводились: при місцевій анестезії у 17 хворих, а під інтратрахеальним наркозом - у 1 хворого. Перед операцією проводили консультації спеціалістів. Усім хворим проводили лабораторне обстеження. При обстеженні хворих до та після лікування застосовували фотометричне та рентгенологічне обстеження. Клінічне обстеження стоматологічного статусу здійснювали загальноприйнятими способами. Для визначення глибини резорбції кісткової тканини робили контрольні рентгенограми через 1, 6 та 12 місяців після імплантації, в подальшому - один раз на рік. Спостереження за станом імплантатів і оточуючою їх тканиною проводили за розробленою нами схемою з використанням показників функціонування імплантатів (ПФІ за Олесовою В.М. (1986)). Методика встановлення імплантатів не відрізнялася від загальновживаної в імплантології. Ортопедичне лікування з використанням постійних конструкцій проводилося через 2 місяці після операції імплантації незнімними цільнолитими (металопластмасовими та металокерамічними) конструкціями. Спостереження за станом хворих складали від 6 місяців до 3 років.

Матеріали та методи досліджень. В експериментальному та подальшому клінічному дослідженнях як матеріал для виготовлення імплантатів був використаний тантал марки ТВЧ, який був отриманий методом вакуумного плавлення, у вигляді листів компактного металу та порошку (ТУ 95.311-82, ТУ 95.250-82). Спосіб виготовлення імплантатів із танталу з заданою характеристикою поверхні був розроблений нами сумісно з співробітниками кафедри фізики металів та напівпровідників Харківського державного політехнічного університету .

Для виготовлення імплантатів з непористою поверхнею з листів танталу завтовшки 1 мм вирізали заготівки , яким шляхом механічної обробки надавали форму імплантату , після чого поверхню полірували. Пористі імплантати виготовляли таким чином. Поверхню заготівки, що мала форму імплантату, покривали тонким шаром клею (полівінілацетату) для попереднього закріплення порошку. На сформовану підложку наносили перший шар порошку із частинок розміром 5-10 мкм, після витримки на протязі 10-20 с залишки порошку видаляли і проводили полімеризацію клею при температурі близько 350 К. Потім пресували сформований шар під дією навантаження не більше 5? 10³ Н. Аналогічним чином наносили і пресували другий шар порошку з частинок розміром 20-200 мкм. Після цього заготівку із сформованим пористим покриттям відпалювали у вакуумі при температурі, що не перевищувала температуру поліморфного перетворення металу. Використовували стандартну установку ВУП-1. Відпалювання здійснювали в дві стадії: на першій стадії поступово підвищували температуру від 290-300 К до 2200-2250 К на протязі 1-1,5 годин, а на другій стадії продовжували відпалювання при температурі 2200-2250 К на протязі 25-35 хвилин. За нашими спостереженнями, на першій стадії здійснюється рафінування та рівномірний прогрів, що супроводжується активним виходом газів з металу. Швидкість нагріву заготівки підібрана нами дослідним шляхом з тим, щоб забезпечити вигорання органічної зв'язки і повне виділення газу з металу. На другій стадії завдяки дифузійному переносу речовини, забезпечується припікання частинок порошку до поверхні заготівки з компактного металу, а також поміж собою, що супроводжується зростанням кількості зон міжчасткових контактів. Підібрані нами температурний і часовий діапазони оптимальні для досягнення достатньої механічної міцності імплантату і створення на його поверхні пор заданих розмірів. Вистигання заготівки здійснювали також у вакуумі на протязі 1-1,5 годин. Особливість розробленого способу виготовлення імплантатів полягає в тому, що процес спікання порошку з компактним металом активізується не шляхом уведення легуючих добавок, а завдяки підібраному нами температурно-часовому режиму. Додатковим фактором, що сприяє активізації процесу спікання, є нанесення на поверхню заготівки першого шару з дрібних частинок порошку для збільшення площини контакту покриття з компактним металом. Другий шар, сформований з великих частинок, створює необхідну пористість імплантату. Пресування заготівки після нанесення кожного шару перед відпалюванням, забезпечує рівномірне розподілення порошку по поверхні заготівки, а також щільне прилягання його частинок одна до одної, а також до поверхні заготівки.

Використання розробленого нами способу дозволило виготовити пластиночні імплантати з танталу з пористою поверхнею і дослідити їх фізико-механічні характеристики. Шорсткість поверхні шийки імплантату, що визначалась за допомогою подвійного мікроскопу МІС-11 за методом ак. Линника В.П. шляхом вимірювання висоти нерівностей і зйомки профілограм поверхні, склала 3,2-1,6 мкм, що відповідає восьмому класу чистоти поверхні. Якість полірування оцінювалась візуально, а також за допомогою мікроскопів МБС-9 і ММУ-3. Механічна міцність імплантату досліджувалась за допомогою прибору ПМТ-3. Значення мікроміцності танталу, визначене за методом Вікерса, практично співпало із довідковими даними і склало 80 кг/мм². Контроль мікроміцності матеріалу проводили як перед уведенням імплантату в кісткову тканину, так і після експонування в ній на протязі 1, 2 і 3 місяців. Отримані значення мікроміцності близькі до довідкових даних в усіх випадках, що свідчить про незмінність механічних характеристик танталових імплантатів під час функціонування. Виходячи з того, що мікроміцність танталу після обробки наближається до 80 кг/мм² ( в 1,5-2 рази менше у порівнянні з титаном), контамінація у разі використання танталового імплантату і титанових інструментів не можлива. Аналіз структури пористого покриття дозволив визначити, що імплантати мають розгалужену сітку порових каналів при діаметрі пор від 20 до 70 мкм. Площа поверхні імплантату з пористим покриттям, яка контактує з кістковою тканиною, вимірювалась ємкістним методом як повна вільна поверхня імплантату, включаючи пори, куди проростає кісткова тканина. Вимірювання свідчить, що площа поверхні одноголівочного пластиночного імплантату з пористим покриттям збільшується приблизно в 7 разів у порівнянні з аналогічним імплантатом без пористого покриття. Кількість пор на одиницю площі поверхні імплантату оцінювалась теоретично, для верхнього шару, складеного з порошку діаметром близько 200 мкм. Концентрація домішок у матеріалі імплантату ( до і після відпалу) визначали за допомогою прибору ЕМАЛ-2 методом лазерної масспектрометрії. Після спікання у вакуумі концентрація домішок зменшилась в 10-100 разів ( табл. 2 ).

імплант тантал стоматологічний протез

Таблиця 2.

Використований нами в експерименті трикальційфосфат (ТКФ) відповідав параметрам за стандартом ASTM 1088-87.

3. РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

Експериментальні дослідження. Характер і якість зв'язку між імплантатом і кістковою тканиною - результат, обумовлений кількома факторами, що оцінені в ході експериментальних досліджень. Серед них - хімічний склад матеріалу і особливості побудови поверхні імплантату, твердість матеріалу порівняно з оточуючою імплантат тканиною і стабільність фіксації імплантату в тканинах. Нами були використані комбінації біологічно інертного матеріалу - танталу ( пористі та непористі зразки) і трикальційфосфату (ТКФ) - матеріалу, що по хімічному складу подібний кістковій тканині. Результати перебудови кісткової тканини щелепи піддослідних тварин по периферії імплантатів танталу такі.

1 серія. Контроль. Частка щелепи, в яку в наступних серіях проводилась імплантація, була представлена губчастою кістковою тканиною, дрібнозвивистою по організації, з кістковими трабекулами, що містили дрібні остеони.

2 серія. Імплантат з монолітного танталу. Через один місяць макроскопічно визначалась щільна кісткова тканина, рухомості імплантату при надавлюванні не спостерігалося. Рентгенологічно деструкції кісткової тканини, секвестрів не було. Мікроскопічно кісткова тканина в місці контакту з імплантатом ( інтерфейсна зона) мала слабобазофільне забарвлення, містила остеоцити. Остеонні конструкції були розташовані безпосередньо в інтерфейсній зоні і на віддаленні. Через 2 місяці макроскопічно фіксація імплантату в кістковій тканині була висока, рухомість імплантату не визначалась. Рентгенологічно по всій поверхні імплантату спостерігалось щільне прилягання кісткової тканини. Мікроскопічно кісткова тканина в інтерфейсній зоні мала слабобазофільне забарвлення, містила остеоцити. Остеонні конструкції були розташовані безпосередньо в інтерфейсній зоні і на віддаленні, спостерігались ділянки з вузьким краєвим розростанням сполучної тканини. Поблизу імплантату і на відстані від нього визначались осередки реактивної перебудови кісткової тканини; зростала густина судинних каналів, що формують анастомози. Через 3 місяці макроскопічно штифт щільно утримувався в тканині. Мікроскопічно практично на всьому протязі інтерфейсної зони спостерігалися ділянки, заповнені грубоволокнистою кістковою тканиною з колагеновими волокнами різного ступеню зрілості. Поблизу імплантату виявлені одиничні дрібні остеони з асиметрично розташованими напластуваннями кісткової тканини. Зберігалась висока щільність судинних каналів поблизу і на відстані від імплантату. Остеони, розташовані на значній відстані від імплантату, мали розширені центральні канали. Спостерігались невеликі порожнини та щілі, переважно на межі контакту остеонів з вставними пластинами. Дані експерименту свідчать про те , що туга постановка штифтів з монолітного танталу в кісткову тканину на протязі 1-2 місяців сприяє формуванню щільного контакту імплантату з кісткою, який зберігається на протязі вказаних строків дослідження. Капсули навколо імплантату не спостерігалося. Через три місяці після імплантації виявлено прискорення процесів реактивної перебудови кісткової тканини навколо імплантатів.

3 серія. Імплантати з пористого танталу. Через один місяць після імплантації макроскопічно визначалось щільне прилягання імплантату до кісткової тканини. Мікроскопічно на ділянках безпосереднього прилягання кістки та імплантату мали перевагу ділянки новоутвореної пластинчастої кісткової тканини з остеонами у вигляді дрібних мікрогорбиків, проріслих в пори танталу. На окремих ділянках в зоні контакту визначались поля з остеобластів і мікроділянки дірчастої сполучної тканини. Поблизу місця імплантації спостерігалась реактивна перебудова кісткової тканини. Проявлялись асиметричні конструкції остеонів, складені з 3-4 витягнутих генерацій кісткової тканини з розміщеними поміж ними остеоцитами. Гущина кровоносних судин в кістковій тканині була підвищена, частка судинних петель безпосередньо підходила до місця контакту. В товщі кісткової тканини спостерігались дрібні тріщини і щілі, більшість з яких була заповнена остеобластами, що мали великі розміри і ядра з дірчастим хроматином. Міжтрабекулярні простори були завужені. Через 2 місяці макроскопічно зберігався щільний контакт штифта з танталу і прилеглою кістковою тканиною. Макроскопічно в інтерфейсній зоні мали перевагу ділянки пластинчастої кісткової тканини з дрібними остеонами, проникними безпосередньо в мікропори танталу. На віддалі від місця імплантації реактивних змін в кістковій тканині практично не виявлено. Через 3 місяці макроскопічно пористий тантал щільно адгезує з кістковою тканиною. Рентгенологічно деструкції кісткової тканини і секвестрів не спостерігалось. Кісткова тканина щільно прилягає до пористої поверхні імплантату. Кортикальна пластина замкнена. Мікроскопічно на ділянках контакту і на відстані від штифта визначалась кісткова тканина пластинчастої будови, яка місцями мала остеонні конструкції на межі з пористим імплантатом. Дані експерименту свідчать про те, що через 1 міс. навколо штифту з пористого танталу визначалась новоутворена кістка пластинчастої структури, складена з остеонів у вигляді мікрогорбиків, проріслих у пори танталу, що сприяє щільному контакту імплантату і кістки. В осередках реактивної перебудови кісткової тканини на відстані від штифта репаративні процеси переважували над деструктивними. Через 2 і 3 міс. практично не виявлено ознак перебудови кісткової тканини поблизу штифта з пористого танталу.

4 серія. Імплантат з непористого танталу з ТКФ. Через 1 місяць після імплантації макроскопічно визначався щільний контакт між штифтом і кістковою тканиною. Рентгенологічно кісткова тканина навколо імплантату без патологічних змін. Мікроскопічно чітко визначалась зона контакту непористого штифта і кісткової тканини, а також ділянки, в яких розташовувались гранули ТКФ. В місцях контакту мала місце новоутворена кісткова тканина пластинчастої структури, що містила на поверхні скупчення остеобластів. Між фрагментами ТКФ містилась волокниста кісткова тканина. Гущина судинних каналів в кістковій тканині була підвищена, спостерігались судинні анастомози. Через 2 місяці макроскопічно штифт щільно адгезував з кістковою тканиною. Рентгенологічно кісткова тканина навколо імплантату без змін. Мікроскопічно зберігались осередки ТКФ, навколо яких перебудова кісткової тканини мала форму репаративного процесу: спостерігались ділянки грубоволокнинної кісткової тканини, скупчення остеобластів, новоутворені остеони. Зайнята ТКФ площа була значно зменшена за рахунок вростання і заміщення його кістковою тканиною в крайових відділах. Процеси остеогенезу були найбільше виражені на поверхні ТКФ. Через 3 місяці макроскопічно зберігався щільний контакт між штифтом і кістковою тканиною. Рентгенологічно кісткова тканина навколо імплантату без змін. Мікроскопічно поблизу імплантату з монолітного танталу були присутні поля ТКФ, площа яких була незначно зменшена в порівнянні з попереднім строком досліджень. Реактивна перебудова кістки більше виражена: були сформовані осередки новоутвореної грубоволокнистої або пластинчастої кісткової тканини між окремими скупченнями ТКФ остеонних структур на межах " танталовий імплантат - ТКФ- кістка". В кістковій тканині поблизу та на відстані від імплантованих матеріалів збільшена гущина судин. Частка з них розміщувалась в розширених кісткових каналах. Дані експерименту свідчать, що введення в дефект щелепи непористого танталового імплантату разом з ТКФ стимулює процеси адгезії з кістковою тканиною. Проте процеси перебудови кісткової тканини поблизу імплантуємих матеріалів не закінчувались к 3 міс. Спостерігались осередки остеогенезу на поверхні гранул ТКФ, а також поблизу та на поверхні штифта. Ознак дистрофії і деструкції кісткової тканини щелепи навколо імплантатів і на відстані від них не виявлено.

5 серія. Імплантат з пористого танталу з ТКФ. Через 1 місяць після імплантації макроскопічно визначався щільний контакт між штифтом з пористого танталу і кістковою тканиною. Рентгенологічно кісткова тканина щільно прилягала до імплантату без деструктивних змін. Мікроскопічно чітко було видно зону контакту пористого танталового штифта і кісткової тканини, а також осередки розташування ТКФ. В місцях контакту виявлені новоутворені остеонні конструкції. На поверхні і поміж фрагментами ТКФ виявлений остеоід та поширені скупчення остеобластів. Гущина судинних каналів в кістковій тканині була підвищена. Через 2 місяці макроскопично, рентгенологічно та мікроскопічно кісткова тканина щелепи практично не відрізнялась від такої у тварин 4 серії експерименту. Відзначене лише зменшення площин, зайнятих гранулами ТКФ, і підвищення зрілості остеонних структур навколо них. Через 3 місяці за макроскопічною, рентгенологічною та мікроскопічною характеристиками кісткова тканина альвеолярного відростка практично не відрізнялась від такої у тварин 4 серії експерименту. Навколо гранул ТКФ визначалась зріла кісткова тканина пластинчастої структури. Дані експерименту свідчать про те, що сполучення пористого танталового імплантату з ТКФ за характером перебудови кісткової тканини практично співпадало з сукупністю непористого танталового імплантату з ТКФ, а саме: через 3 міс. після імплантації в зоні дефекту були присутні поля з ТКФ, оточені осередками новоутвореної кісткової тканини пластинчастої структури і скупченням остеобластів. Щільність адгезії штифта з танталу і ТКФ і кісткової тканини була високою.

Для оцінки впливу хімічного складу імплантованих матеріалів на характер спектру хімічних елементів в кожній серії досліджень визначення кількості макро- і мікроелементів в тканинах і органах підслідних тварин здійснювали паралельно з визначенням тих же елементів в тих саме субстратах контрольних тварин. Установлено, що рівень К в сироватці крові тварин контрольної групи складає 4,90?0,16 ммоль/л. Вміст К в сироватці піддослідних тварин нижчий в середньому, відповідно групам (1,2 і 3 місяці), на 2,4 і 9%. Збільшення вмісту К в мозку піддослідних тварин незначне. Спостерігалось незначне збільшення вмісту Na в сироватці крові в групах піддослідних тварин 2 і 3 місяців, відповідно до 137,60?4,50 ммоль/л і 135,90?3,00 ммоль/л, в той час, як середній вміст цього елементу в контрольній групі складає 131,20?4,40 ммоль/л, що в середньому на 4,0 і 4,7% перевищує контрольні дані. Спостерігається підвищення вмісту Са в сироватці крові піддослідних тварин: в групі першого місяця - до 2,90?0,2 ммоль/л, що в середньому на 31% достовірно перевищує контрольний рівень; в групі тварин 2-ого місяця вміст Са збільшується з 2,17?0,1 ммоль/л (контрольна група) до 2,51?0,17 ммоль/л в піддослідній групі, що в середньому на 15% вище контрольних даних. Слід зазначити, що в подальшому у тварин 3-ого місяця рівень Са нормалізується і відповідає рівню цього елементу в контрольній групі. При вивченні можливості сукупності з ТКФ на деякі фактори обміну таких мікроелементів, як Mg, Zn, Cu i Fe в тканинах і органах тварин, було виявлено, що вміст цих елементів в сироватці і органах піддослідних тварин, в порівнянні з контрольною групою, не змінюється. Щодо вмісту Cu, слід зазначити зміни в сироватці крові, мозку. серці, печені піддослідних тварин 1-ого місяця : підвищення концентрації Cu в сироватці крові на 3,3 мкмоль/л, що в середньому на 19% вище контрольних даних.; підвищення концентрації Cu в серці на 17%, що складає 0,41?0,02 мг на 100 г сирої тканини, в той час як в контрольній групі складає 0,35?0,07 мг на 100 г сирої тканини; зниження концентрації Cu в печені, головному мозку на 0,061 мг на 100 г сирої тканини, що відповідно, в середньому на 16 і на 15% нижче контрольних даних для вказаних органів. Засновуючись на аналізі наведених даних щодо впливу імплантації танталу у сполучені з ТКФ на характер спектру макро- і мікроелементів в органах і тканинах піддослідних тварин, можна вивести. що тантал в сполученні з ТКФ і чистий тантал не викликають істотних порушень в складі макро- і мікролементів. Деякі зміни вмісту Cu в крові і органах піддослідних тварин можна пояснити стресовою реакцією на оперативне втручання.

Проведені нами експериментальні дослідження пористих і непористих танталових імплантатів в сполученні з ТКФ свідчать про таке:

з підвищенням терміну перебування імплантату в кості перебудова кісткової тканини залежить від структури поверхні матеріалу, що імплантується;

з двох різновидів поверхні танталового імплантату - непористого і пористого- реактивна перебудова кісткової тканини менше виражена при використанні останнього;

висока щільність контакту пористих зразків здійснюється завдяки формуванню кісткової тканини у вигляді мікрогорбиків, які проникають в мікропори штифта;

при використанні біоактивної кераміки (ТКФ) перебудова кісткової тканини відбувається триваліше, але у формі репаративних процесів, без деструкції;

при використанні біоактивної кераміки (ТКФ), незалежно від характеру поверхні імплантату, розвиваються однотипні реактивні перетворення кістки поблизу і на відстані від зони імплантації;

статистичний аналіз значень вмісту макро- і мікроелементів в органах і тканинах усіх груп піддослідних тварин продемонстрував, що використання танталу не викликає тривалого порушення спектру макро- і мікроелементів в тканинах і органах тварин, що дає можливість рекомендувати імплантати з танталу для довготермінової імплантації.

Клінічне дослідження. Для лікування 18 хворих було виготовлено 26 танталових імплантатів з пористою поверхнею. В конструкції розробленого нами імплантату були дотримані такі вертикальні коронково-кореневі співвідношення: внутрикіскова частка до над'ясенної, як 1:1; співвідношення жувальних та опорної площ складало 1:6; співвідношення площі отворів і загальної площі ендооссальної частки - відповідно 1:3. В більшості випадків (92%) імплантати виготовлялись індивідуально , з враховуванням топографо-анатомічних властивостей операційного поля, моделей щелеп, панорамної рентгенографії, стану кісткової тканини і слизово-надкістного шматка, топографії верхньощелепних пазух, нижньощелепного каналу і ментальних отворів. Для виготовлення імплантатів індивідуальної форми досліджували робочі моделі та панорамні рентгенограми. Оцінюючи на рентгенограмах дійсні відстані, проводили такі виміри: на діагностичних моделях вимірювали ширину і висоту коронок зубів; ті самі виміри проводили на панорамних рентгенограмах, зіставляючи цифрові величини; знаходили коефіцієнти викривлення вертикальних і горизонтальних розмірів, які враховували при виготовленні імплантатів. Ці коефіцієнти знаходились в межах 1,2 - 1,3 од. Операції проводились амбулаторно, під місцевою анестезією, з попередньою премедикацією, за загальновживаною методикою. Після операції з протизапальною і знеболюючою метою призначали фізіотерапевтичні процедури: сеанси лазеротерапії з щільністю потужності 100 мВт/см² по 15 хвилин на протязі 5 днів. Для процедур використовували установку фізіотерапевтичну лазерну УФЛ - 1 з довжиною хвилі 0,63 мкм, потужністю випромінювання 20 мВт. На 7 - 8 добу знімали післяопераційні шви та фіксували тимчасові мостоподібні протези. Заміну тимчасових конструкцій проводили через 8 тижнів після оперативного втручання з урахуванням вимог протезування на імплантатах. Імплантати були нерухомими, слизова оболонка не мала ознак запалення. На рентгенограмі імплантат щільно оточений кістковою тканиною. Після протезування проводились спостереження за станом імплантату за розробленою нами схемою. Усього фіксовано 26 мостоподібних протезів, дистальною опорою яких були імплантати. Жодний імплантат не був видалений після періоду приживання. При зондуванні периімплантатної щілини визначалась глибина до 1,5 мм. Рентгенологічне обстеження хворих виявило повільне зменшення кісткової тканини в пришиєчній області (від 0 до 1 мм на протязі першого року), а також щільний контакт інших внутрикісткових поверхонь імплантату з кістковою тканиною. Згідно з ПФІ, імплантація танталових імплантатів з пористою поверхнею мала добрі результати (індекс функціонування 0,75).

Таким чином, проведені клінічні дослідження 18 хворих в процесі лікування методом протезування з опорою на імплантатах показали, що імплантати з пористого танталу не спричиняють виявлених реактивних змін в оточуючих їх тканинах. Адаптація у хворих проходила без особливостей та ускладнень, не викликаючи дискомфорту. Спостереження за станом тканин, оточуючих імплантат через 1 - 3 роки, виявило добрі результати: були відсутні неприємні відчуття при жуванні, патологічна рухомість мостоподібних протезів, огоління шийок імплантатів, що мало позитивний вплив на психо-емоційний стан пацієнтів.

ВИСНОВКИ

Розроблена технологія та запропонован спосіб виготовлення імплантатів з пористого танталу з заданою характеристикою поверхні, вивчені їх фізико-механічні властивості до і після імплантації.

Експериментально встановлено, що реакція кісткової тканини на імплантацію пористого танталу полягає в активних процесах кісткоутворювання навкруги імплантату, вростанні кісткової тканини в пори імплантату, що підтверджує факт остеоінтеграції і формування кістково-танталового блоку.

Експериментально встановлено, що перебування непористого танталу в організмі не викликає патологічних змін в тканинах, оточуючих імплантат. На його поверхні формуються осередки новоутвореної кісткової тканини пластинчастої побудови, в якій остеони розміщуються безпосередньо на поверхні металу.

Встановлено, що при використанні танталу в комбінації з порошком трикальційфосфату, незалежно від характеру поверхні імплантату, перебудова кісткової тканини відбувається триваліше, але у формі репаративних процесів, без деструкції кістки.

Виявлено, що використання танталу і танталу в комбінації з порошком трикальційфосфату не викликає порушення спектру макро- і мікроелементів в тканинах і органах тварин.

Розроблено, апробовано та впроваджено в практичну медицину спосіб лікування хворих з дефектами зубних рядів ортопедичними конструкціями з опорою на дентальні імплантати із танталу.

ПРАКТИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ

З метою поліпшення надання допомоги хворим з дефектами зубних рядів рекомендуються для впровадження в практику стоматологічні імплантати з пористого танталу ( діаметр пор від 20 до 70 мкм).

Лікування пацієнтів з використанням танталових імплантатів не потребує виготовлення спеціального інструментарію.

Слід виготовляти індивідуальні імплантати з врахуванням рентгенологічних даних і геометричних параметрів анатомічної будови хворих.

Протезування з опорою на внутрішньокісткові пористі танталові імплантати можна проводити на 8-ому тижні після операції.

При достатньому об'ємі кісткової тканини недоцільне використання біоактивної кераміки, бо остання спричиняє більше тривалу перебудову кісткової тканини.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ НАУКОВИХ РОБІТ ЗА МАТЕРІАЛАМИ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Использование пористого и плотного тантала в качестве внутрикостных имплантатов в эксперименте /Вісник стоматології - 1998- № 2 (18 )- C. 13-15 (Співавтори: Куцевляк В.І., Дедух Н.В., Рябоконь Е.М.).

2. Экспериментальное изучение адаптации костной ткани к имплантатам из нержавеющей стали и сапфира. /Вестник стоматологии - 1998 - № 1 - C. 14-17. (Співавтори: Куцевляк В.І., Рябоконь Е.М., Панков Е.Я., Гречко Н.Б.).

3. Експериментальне вивчення властивостей стоматологічних сапфірових імплантатів /Новини стоматології - 1998 - № 1 (14) - C. 39 - 41. (Співавтори: Куцевляк В.І., Гречко Н.Б., Рябоконь Е.М.).

4. Токсикологическая оценка керамических материалов на основе трехкальциевого фосфата / Медицинская экология, гигиена производства и окружающей среды - Харьков, 1995 - С. 115 - 119. (Співавтори: Куцевляк В.І., Кривільова С.П.).

5. Биокерамические материалы нового поколения для пластики дефектов костной ткани /Биологическое действие факторов окружающей среды - Харьков, 1996 - С. 189 - 197. (Співавтори: Кривільова С.П., Жуков В.І., Даві Васім).

6. Изучение особенностей процесса новообразования костной ткани при пластике дырчатого дефекта кости биорезистивным керамическим материалом на основе гидроксилапатита /Биологическое действие факторов окружающей среды - Харьков, 1996 - С. 197 - 207. (Співавтори: Самосудова Л.В., Жуков В.І., Кривільова С.П., Куцевляк В.І.).

7.Изготовление внутрикостного имплантата в стоматологии /Медицинская экология, гигиена производства и окружающей среды - Харьков, 1997.- С.214-218 (Співавтори: Куцевляк В. І., Стариков В.В.).

8. Методика имплантации пористого стоматологического имплантата из тантала /Вопросы экспериментальной и клинической стоматологии. Выпуск 1. - Харьков, 1998. - С.178-179.

9. Применение в клинике эндооссальных стоматологических имплантатов из тантала /Вопросы экспериментальной и клинической стоматологии. Выпуск 1. - Харьков, 1998. - С.175-178.

10. Протезирование зубов с опорой на внутрикостные имплантаты из тантала

/Вопросы экспериментальной и клинической стоматологии. Выпуск 1. - Харьков, 1998. - С.173-175.

Винаходи та раціоналізаторські пропозиції за темою дисертації:

1. Патент України № 18017 , МКВ А61L 27/00, C23C24/00, "Спосіб виготовлення імплантату", пріоритет 21.10.96, опубл. 17.06.97 р. (Співавтори: Куцевляк В.І., Стариков В.В., Старикова С.Л.).

2. Раціоналізаторська пропозиція "Ендоосальний імплантат для експерименту" № 20 від 09.11.95 р.

3. Раціоналізаторська пропозиція "Спосіб уведення ендоосального імплантату" № 21 від 09.11.95 р.

Размещено на Allbest.ru