Текст книги "Стоматологические конструкционные материалы: патофизиологическое обоснование к оптимальному использованию при дентальной имплантации и протезировании."

1.3. Особенности системной реактивности соединительной ткани на имплантаты, созданные из современных материалов

Данные о влиянии имплантатов из современных материалов на кость и соединительную ткань довольно разнообразны.

Противоречивы данные литературы о биологической совместимости пластмасс с тканями животного организма.

Так Г.Б. Брахман, В.Н. Блохин и В.Д. Добрин (1982), Р.И. Вишневецкая.(1997), М.П. Мухин, Г.М. Иващенко (1998), Н.Д. Лейбзон, Л.А. Пашковская и Н.В. Путов (2002) считают, что АКР-7 (акриловые пластмассы) является вполне индифферентным материалом для тканей организма.

Однако В.В. Андреев (1986), 3.С. Василенко, А.М. Киппнис, Е.И. Кагаи (1992), В.Н Копсикин, В.Ю. Курляндский (2000), Я. М. Липовецкий (2001), В.А. Шаврова, Н. В. Онопченко и И.Х. Пинский (2002) и ряд зарубежных авторов– N. Anbersen, Z. Sazama (1997), F. Jung, M. Spreng, DX. Smith (2000), R. Cawson, O. Schwind (2001), K. Schuberlak, A. Qrabowski (2002) и др. приходят к выводу на основании экспериментальных исследований и клинических наблюдений, что пластмасса на основе полиметилметакрилата по той или иной причине не является индифферентным протезным материалом, и при наличии соответствующих условий могут проявляться ее отрицательные свойства в виде механической, термической, химической, токсико-биоло-гической и аллергической реакции. Поэтому акриловые пластмассы (например, пластмасса АКР-7) требуют дальнейшего улучшения их физико-механических свойств и устранения химически активных веществ, потенциально имеющихся в ее составе.

До настоящего времени акриловые пластмассы являются предметом экспериментальных и клинических исследований, которые проводятся в двух направлениях:

– совершенствования препаратов акриловой группы;

– создания материалов на основе новых полимеров.

Несмотря на то, что пластмассы на основе полиметилметакрилатов используются в стоматологии с 1940 г., вопрос о влиянии их на животный организм остается не вполне решенным.

Известно, что протезы, находясь в полости рта, подвергаются перевариванию и последующему заглатыванию с пищей стершихся частиц пластмассы. В доступной нам литературе мы не встретили данных, которые отражали бы состояние внутренних органов при введении пластмассы внутрь организма. По данным П.И. Ревзина (1951), видимых изменений в здоровье животных не наблюдалось. Я.М. Збарж (1963) сообщает о работах, при которых белым мышам вводили однократно пластмассу АКР-7 по 0,1–0,05 г через рот и при этом 20 % животных погибло.

Л.Л. Елизаровой, (1970 г.) проведены опыты на белых крысах и кроликах. На крысах опыты проводились в двух вариантах: 1) при внутрижелудочном введении взвеси пластмассы со стекловолокном и без него, 2) при внутривенном введении взвеси пластмассы АКР-7 со стекловолокном и без него.

Опыты на кроликах проводились при подкожной имплантации пластинок пластмасс АКР-7 и АКР-15 со стекловолокном и без него для определения местной тканевой реакции на имплантаты.

В желудочно-кишечный тракт белым крысам вводили взвесь пластмассы АКР-7 со стекловолокном и без него, а также экстракт из стекловолокна в дистиллированной воде при помощи зонда. Опыты были поставлены на 60 животных в трех сериях. Взвесь пластмассы получалась путем стирания пластмассовых шариков в дистиллированной воде на механической качалке в течение 24 часов. Экстракт из стекловолокна получали кипячением 20 г стекловолокна в 100 мл дистиллированной воды на водяной бане в течение часа. Каждое животное получило 0,02 г пластмассы АКР-7, 0,024 г пластмассы АКР-7 со стекловолокном и 6 мл экстракта из стекловолокна.

Наблюдения за белыми крысами во время опыта показали, что внутрижелудочное введение этих веществ гибели животных не вызывает, но происходит уменьшение их веса тела на 14 %.

Патологоанатомическое вскрытие показало, что у животных опытной группы, которым вводилась взвесь пластмассы АКР-7, в печени и почках макроскопически имелись абсцессы размером 0,5x0,5 см, расположенные непосредственно под капсулой. В других органах видимых изменении не обнаружено.

Все внутренние органы подвергались гистологическому изучению. Для этого кусочки желудка, толстого и тонкого кишечника, печени и почек фиксировали в 12 % растворе нейтрального формалина, проводили через ряд спиртов восходящей крепости и заливали в целлоидин. Срезы готовили на санном микротоме толщиной 10–15 микронов и окрашивали гематоксилин-эозином.

Результаты гистологического исследования показали, что у животных, которым вводилась взвесь пластмассы АКР-7, в желудочно-кишечном тракте (в слизистой оболочке, в подслизистом и мышечном слоях) отмечалась то густая, то рассеянная, то в виде очагов и отдельных инфильтратов круглоклеточная инфильтрация с наличием большого количества эозинофилов, лимфоидных клеток, фибробластов и макрофагов.

В печени животных этой серии отмечалось полнокровие, клетки печеночной ткани набухшие. Имелись мелкие и крупные очаги круглоклеточной инфильтрации. У некоторых животных печеночная ткань была явно токсически дистрофической. В почках белых крыс этой серии отмечалась умеренная круглоклеточная инфильтрация вокруг клубочков и канальцев. На некоторых препаратах отмечались полнокровие и абсцессоподобное скопление клеток сегментоядерных лейкоцитов в корковом слое. Эпителий канальцев набухший. Такая гистологическая картина указывает на воспалительный характер реакции почек.

У животных, которым вводилась взвесь пластмассы АКР-7 со стекловолокном, при гистологическом исследовании желудочно-кишечного тракта в слизистом и подслизистом слоях наблюдалась слабая рассеянная круглоклеточная инфильтрация. В тонком кишечнике отмечалась густая инфильтрация в соединительнотканной основе слизистой оболочки, в стержне ворсинок. В толстом кишечнике эпителий желез и бокаловидные клетки – набухшие. Лимфоузлы увеличены, с крупными фолликулами. В печени и почках крыс этой серии гистологическая картина в целом почти не отличалась от контрольной группы.

У животных, которым вводился экстракт из стекловолокна, гистологическая картина во всех органах сходна с таковой у крыс, которым вводилась взвесь пластмассы АКР-7.

Дальнейшее изучение совместимости пластмасс с тканями животного организма проводилось в опытах на 15 кроликах. Изучалась реакция соединительной ткани на подкожную имплантацию пластинок пластмасс АКР-7 и АКР-5 со стекловолокном и без него в сроки от одного до шести месяцев.

Образовавшиеся вокруг имплантатов соединительнотканные капсулы удалялись оперативным путем. После фиксации в 12 % растворе нейтрального формалина, обезвоживания и обезжиривания в спиртах восходящей крепости заливались в парафин и подвергались гистологическому исследованию. Срезы толщиной в 10 микронов окрашивались по ван-Гизон и Маллори.

Результаты гистологического исследования показали, что при имплантации пластинок пластмассы АКР-7 определяется грубо спрессованная капсула, которая носит фиброзно-рубцовый характер и расположена широким полем с грубыми краями у ложа имплантата. Капсула инфильтрирована в большом количестве круглыми, лимфоидными клетками, макрофагами, плазматическими клетками и фибробластами.

Имеются участки кровоизлияния и периваскулярной инфильтрации, а также наблюдались участки поражения мышечных пучков до состояния распада. Капсула не зрелая. Такое строение капсулы и окружающей рыхлой соединительной ткани наблюдалось на всех сроках эксперимента.

Па препаратах животных, которым имплантировалась пластмасса АКР-7 со стекловолокном, определялась капсула, состоящая также из спрессованных, тесно расположенных длинных пучков коллагеновых волокон с наличием небольшого количества фибробластов. Капсула ареактивна, почти зрелая. В окружающей рыхлой соединительной ткани отмечалось наличие большого количества сосудистых полей, а также местами мышечные пучки в состоянии дегенерации.

На препаратах животных, которым имплантировались пластинки пластмассы АКР-15, была зрелая, хорошо сформированная, ареактивная капсула без клеточной инфильтрации с хорошо выраженной васкуляризацией. Таким образом, было выявлено, что после введения инородного тела в живые ткани оно инкапсулируется. Реактивные изменения в окружности имплантата зависят и от воздействия инородного тела и от операционной травмы. В тех случаях, когда вводилась пластмасса АКР-7, по-видимому, проявилось химическое воздействие этой пластмассы, что способствовало проявлению хронического воспаления в виде инфильтрации лейкоцитов, лимфоидных клеток, фибробластов и плазматических клеток. Наличие в капсуле участков различной зрелости, признаков хронического воспаления и клеточной пролиферации говорит о частичном хроническом раздражении со стороны инородного тела. При имплантации АКР-15 реакция соединительной ткани выражается в формировании тонкой зрелой капсулы без клеточной инфильтрации и без заметных проявлений, которые можно было бы отнести к химическому раздражению. А при имплантации пластмассы АКР-7 со стекловолокном реакция соединительной ткани была выражена значительно слабее, чем от чистой пластмассы АКР-7, и почти не отличалась от контрольной.

Ряд исследователей, занимавшихся изучением этого вопроса [Р.И. Вишневецкая, 1947; М.М. Слуцкая, 1954; И.Н. Каринцева, 1954; Е.И. Гаврилов, 1955], не отмечают вредного влияния пластмассы на общее состояние живого организма, однако указывают на отдельные случаи, когда возникали нагноения, некроз и отторжение имплантатов. Авторы относят эти неудачи за счет попадания инфекции. Из экспериментальных наблюдений Б.Г. Елисеева и Э.Я. Вареса (1956) по имплантации искусственных зубов и корней из пластмассы видим, что в соединительной ткани, окружающей имплантаты, появляются лимфоциты, макрофаги, нейтрофильные лейкоциты, а также по данным G. Pragal, L. Szabo (1969), имплантаты искусственных зубов выталкивались в результате воспаления. Гистологически наблюдалась неспецифическая грануляция и кругло-клеточная инфильтрация, то есть гистологическая картина, сходная с картиной капсулы при имплантации пластмассы АКР-7.

Многочисленные клинические наблюдении за состоянием слизистой оболочки под протезами из АКР-7, по данным последних лет В.А. Шавровой (1964), З.С. Василенко (1966), Л.И. Солодилова (1966), И.В. Саражиу (1969) и др. подтверждают данные о том, что пластмасса АКР-7 является не вполне индифферентным материалом для окружающих тканей, а также подтверждается мнение В.Н. Копейкина и др. о том, что, очевидно, некоторые компоненты пластмассы могут оказывать побочное действие.

Различие реакции организма на воздействие чистой пластмассы АКР-7 и армированной стекловолокном объясняется, очевидно, тем, что стекловолокно способно удерживать на своей поверхности молекулы мономера, и таким образом уменьшает поступление его в окружающие ткани.

По данным К.И. Головиной (2002), существенных изменений в органах и тканях экспериментальных животных при имплантанции им дентальных имплантатов не наблюдалось.

Ею в эксперименте на 9-ти свиньях, где первую группу составили животные со сроком выведения из эксперимента 2 месяца, вторую – сроком выведения через 6 месяцев, в третьей группе – контрольной – проводилась комплексная работа путем оперативного вмешательства и установки винтовых цилиндрических имплантатов из сплава циркония Э-125 «Дивадентал» диаметром 4 мм, длиной 10,5 мм. Имплантаты помещали в костные ложа, сформированные согласно правилам установки цилиндрических винтовых имплантатов. Каждому животному было установлено по 2 имплантата на расстоянии 10 мм друг от друга. Рана ушивалась послойно рассасывающимся материалом. Далее проводился мониторинг физиологических показателей.

Исследовались температура тела, клинический анализ крови и биохимия мочи, рентгенография оперируемой челюсти с описанием. На заключительном этапе животных по истечении опыта выводили из эксперимента, вычленяли нижнюю челюсть, очищали ее от мышечной ткани и направляли на детальное рентгенографическое и гистологическое исследование. Гистологически исследовались также почки, печень, селезенка. Микроскопическое изучение гистологических срезов и имплантатов проводилось в световом и электронном микроскопе фирмы JEOL (Япония).

Кроме того, с помощью метода атомно-эмиссионой спектрометрии проводились исследования тканей органов подопытных животных носителей цилиндрических винтовых имплантатов из сплава циркония Э-125 с целью установления возможного депонирования элементов сплава в мышечной ткани, печени, почках, костной ткани.

Атомно-эмиссионную спектрометрию проводили в аргоновой плазме постоянного тока 12А, генератор IG-3, PGS-2 (Carl Zeiss) с дифракционной решеткой 1600 ппр/мм, регистрация произведена CCD-камерой Memorex с компьютерной обработкой спектра прибором Spectrolink.

Прижизненные наблюдения показали, что у животных отсутствовали какие-либо осложнения как в месте операции, так и в общем состоянии организма. Рентгенография нижней челюсти во всех случаях продемонстрировала отсутствие каких-либо изменений в окружающих имплантат тканях.

Результаты измерения температуры, а также биохимические показатели исследований крови и мочи на протяжении эксперимента у животных с установленными имплантатамн «Дивадентал» не отличались от таковых у животных без имплантатов.

Патологоанатомические исследования экспериментальных животных показали, что подкожная жировая клетчатка выражена хорошо. Органы костно-мышечной системы без патологических особенностей. Плевральная и брюшная полости свободны. Плевра и брюшина блестящие. Сердце, почки по цвету, консистенции и объему не отличаются от таковых у контрольных животных. Селезенка не увеличена в размере, вишнево-красная на срезах.

Лимфатические узлы без патологических особенностей. Печень с гладкой поверхностью. Паренхима печени коричнево-красная, без локальных изменений. Желчные ходы проходимы для желчи. Почки серовато-розовые. Граница между корковым и мозговым веществом не четкая. Почечные лоханки щелевидные.

Выстилка мочевых выводящих путей блестящая. Слизистая оболочка желудка и кишечника на всем протяжении блестящая, складчатая.

Железы внутренней секреции – щитовидная, поджелудочная, надпочечники – без патологических изменений.

При электронной микроскопии поверхности имплантатов, удаленных через 2 месяца, отмечался сформированный костный матрикс в виде неравномерно расположенных тканевых фрагментов на всей поверхности имплантата. При 300-кратном увеличении можно дифференцировать объемные органические структуры между витками имплантата. При увеличении в 1000 раз определяются отростки остеобластов, вступающие во взаимодействие с оксидной пленкой поверхности имплантата, а также имеющие на отдельных участках разрывы в результате удаления имплантата.

На макропрепаратах нижней челюсти, выделенных после выведения животных из эксперимента через 6 месяцев, костная ткань вокруг имплантатов визуально не отличалась от таковой в более отдаленных участках, имплантаты были плотно фиксированы в кости. Изучение гистологических препаратов в световом микроскопе дало четкую картину пограничной с металлом костной ткани; костная ткань не изменена и плотно соединена с поверхностью имплантата, признаков воспаления не выявлено.

При исследовании области раздела имплантат-кость определяется зрелая костная ткань компактного строения с несколько увеличенным количеством остеоцитов, что свидетельствует о продолжающемся костеообразовании. В костной структуре сформированы Гаверсовы каналы с кровеносными сосудами и наличием линий склеивания как результат перестройки.

Таким образом, гистоморфологически определено, что имплантаты из сплава циркония Э-125 «Дивадентал» при внутрикостной инсталляции, взаимодействуют с костной тканью челюстных костей экспериментальных животных по типу остеоинтеграции

Методом атомно-эмиссионной спектрометрии установлено содержание циркония в печени, почках, селезенке, мышцах и костной ткани ниже уровня 7 масс% на пределе чувствительности метода, что свидетельствует о высокой стойкости сплава Э-125 в виде внутрикостных имплантатов.

На этапе клинической апробации подобных имплантатов также сделаны выводы о том, что, по данным клинических, рентгенологических и иммунологических исследований, ортопедическое лечение зубными протезами с опорой на винтовые имплантаты из сплава циркония Э-125 «Дивадентал» не оказывает неблагоприятного влияния на состояние органов и тканей полости рта и организм пациентов в целом.

В современной ортопедической стоматологии применяется большое количество сталей и сплавов с широким спектром функциональных и технологических свойств. До последнего времени одним из основных конструкционных материалов являлась нержавеющая сталь.

Хромоникелевые нержавеющие стали коррозионно-стойки и обладают хорошими технологическими свойствами, высокой пластичностью и ковкостью. Из них изготавливают штампованные коронки, штампованно-паяные мостовидные протезы, гнутые кламмера, ортодонтическую проволоку [Рыбаков А.И., 1984; Копейкин B.H., Демнер Д.Л., 1985; Дойников А.И., Демнер Д.Л., 1989; Жулев Е.Н., 1997]. Однако применение нержавеющей стали в качестве материала для зубных протезов связано с рядом проблем, среди которых можно выделить следующие:

1. Высокая линейная усадка, низкая прочность и упругость.

2. Проблема биосовместимости и непереносимости металлических сплавов.

3. Высокое содержание никеля (до 9 %).

В настоящее время накоплена достаточная научно-практическая информация о том, что никельсодержащие материалы представляют серьезную опасность при их контакте с организмом человека [Овруцкий Г.Д., 1976; Марков Б.П., 1986; Курляндский В.Ю., 1987; Демнер Д.Л., 1987; Гожая Л.Д., 1988; Джириков Ю.А., 1996; Меппе Т., 1982; Mitchell Е., 1984].

Так, международные стандарты типа ISO (6871) на стоматологические сплавы содержат предостережение о том, что сплавы, содержащие более 1 % никеля, относятся к «группе риска» и могут вызывать непереносимость в организме человека.

В традиционно применяемой нержавеющей стали никель присутствует в количествах не менее 9 % и часто негативно влияет на opганизм человека, вызывая различные патологические реакции, в том числе обусловленные «никелевой» аллергией [Гожая Л.Д., 1988; Демнер Д.Л., 1988; Воложин А.И., 1994; Shubert, 1988, Hartwig A., 1994; Grimsdoitir M., 1994].

Таким образом, в современных условиях актуальной задачей является необходимость разработки альтернативных материалов. В настоящее время с развитием нового направления материаловедения, связанного с применением азота в качестве основного легирующего элемента, появилась возможность разработки безникелевых корозионно-стойких сталей и сплавов. Подобное исследование выполнено Мишиной Е.Г. (2001 г.).

Ею было обследовано 50 пациентов и проведено ортопедическое лечение 33 больных. В зависимости от материала, из которого изготавливали зубные протезы, больные были разделены на две группы: 1-ю (основную), в которой пациентам были изготовлены протезы из стали РС-1, и 2-ю (контрольную), пациентам которой ортопедическое лечение провели с использованием традиционных сплавов – сплава КХС (для бюгельных протезов) и стали 1Х18Н9Т (для штампованных восстановительных коронок). При этом изготавливали одиночные неспаянные коронки, чтобы не спровоцировать непереносимость другой этиологии, связанной с присутствием разнородных металлов в полости рта.

Все пациенты прошли предварительное тестирование по методике Д.Л. Демнер. Был использован аппарат для гальванизации полости рта ГР-1. В качестве активного электрода применяли стержни, изготовленные из никеля, стали IX18H9T, сплава КХС и стали РС-1. Активный электрод накладывали на неповрежденную оболочку десны верхней или нижней челюсти. Гиперемия слизистой оболочки в области наложения электрода, сохранявшаяся от 15 до 60 минут, расценивалась как отрицательная реакция; гиперемия с изолированными везикулами, иногда гиперемия с папулой – как положительная, свидетельствовавшая о наличии непереносимости металлического включения.

Изготовление цельнолитых коронок и бюгельных протезов проводилось по общепринятой методике.

Анализ результатов исследований химической и биологической безопасности показал, что уровень выхода металлических ионов из стали РС-1 в модельные среды не превышает нормативов, установленных ГОСТ 2874 -82 для питьевой воды. Установлено, что сталь РС-1 не обладает общетоксическим, сенсибилизирующим и мутагенным действием на живой организм. Отмечено ускоренное формирование бесфиброзной соединительнотканной капсулы, окружающей имплантат из стали РС-1, что указывает на повышенную биологическую активность имплантата и ускорение коллагенообразующих процессов. Явление ускоренного формирования бесфиброзной капсулы, свидетельствовавшее о хорошей биологической совместимости имплантата из стали, легированной азотом, было названо «биостимулирующим эффектом» [Рашев Ц.,1995]. Этот вывод требует дополнительной проверки, как в эксперименте, так и на стадии клинических испытаний.

Результаты проведенных экспериментов показали соответствие стали РС-1 предъявляемым нормативным требованиям санитарно-химической и биологической безопасности, что позволило продолжить исследования в условиях клиники.

Результаты наших исследований показали, что в 1-е сутки выход ионов никеля в слюну составил от 0,05-0,06 мкг/мл (в основной группе) до 0,17-0,21 мкг/мл – в контрольной. Эти показатели значительно ниже допускаемой суточной концентрации никеля – 10 мкг/мл. Результаты, полученные при наблюдении больных с протезами из стали 1Х18Н9Т и сплава КХС, полностью соответствуют данным И.Ю. Лебеденко (1983 г.).

Однако даже этих концентраций у некоторых пациентов, имеющих протезы из сплава КХС и стали 1XI8H9T, оказалось достаточно для провокаций аллергических реакций не только в полости рта, по и на коже. Это опосредованно доказывает, что соответствие показателя выхода ионов никеля существующим нормативам не всегда является достаточной гарантией для предотвращения контактных явлений непереносимости металлических протезов.

Член-корр. РАМН, проф. В.Н. Копейкин в свое время (1988 г.) отмечал, что для решения проблемы «идеального» базисного материала необходимо объединение усилий стоматологов-ортопедов и ученых-химиков с тем, чтобы целенаправленно искать пути совершенствования и вести поиск новых материалов для ортопедической стоматологии.

Заключая проведенный обзор литературы следует сказать, что создание новых материалов, лишенных выше перечисленных недостатков, для изготовления съемных зубных протезов является важной медицинской задачей. Многочисленные исследования по изучению полимерных материалов свидетельствуют о значительных трудностях на пути создания высокопрочных, биосовместимых, высокотехнологичных материалов для ортопедической стоматологии [Гернер М.М., 1984; Дойников А.И., 1986; Anusavice K.J., 1996].

Таким образом, можно отметить, что выбранное направление исследований весьма актуально и, более того, в нем далеко еще не все ясно. В частности, далеко не ясны отдаленные последствия применения имплатнтатов, а также системное влияние их не только на окружающую ткань, но и на организм в целом. В этой связи именно данные вопросы и были поставлены во главу угла в нашей работе.