CC BY
109
ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
© МЕЙСНЕР Л.Л., КОТЕНКО М.В., МАМЫТОВА А.Б., ЗАРИЦКИЙ П.В., ЕГОРОВ В.Т., ПРОКОПЕНКО И.Ю. — 2009
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ИМПЛАНТАТОВ ИЗ СПЛАВОВ ТИТАНА С МОДИФИЦИРОВАННОЙ И НЕМОДИФИЦИРОВАННОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ
Л.Л.Мейснер1, М.В.Котенко2, А.Б.Мамытова3, П.В.Зарицкий4, В.Т.Егоров5, И.Ю.Прокопенко6 (' Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, директор — д.ф.-м.н. С.Г. Псахье;
2 Новокузнецкий государственный институт усовершенствования врачей, ректор — д.м.н., проф. А.В. Колбаско;
3 Кыргызско-Российский Славянский университета, г. Бишкек, Кыргызская Республика, ректор — д.т.н., проф. В.И. Нифедьев;
4 Стоматологическая клиника ООО «Династия», г. Хабаровск, гл. врач — П.В. Зарицкий;
5 Стоматологическая клиника ООО «Вита-ВДЕ», Ростовская область, г. Зерноград, руководитель — В.Т. Егоров;
6 ФГУ «301 Стоматологическая поликлиника», Приморский край, г. Спасск-Дальний)
Резюме: В эксперименте на 8 свиньях исследованы агдезионные свойства, коррозионная устойчивость, особенности периимплантатных тканей через 9 месяцев после установки имплантатов из никелида титана и сплава ВТ-6 в нижнюю челюсть.
Выявлены высокая коррозионная устойчивость имплантатов из никелида титана модифицированных ионами молибдена, биотолерантность дентальных устройств из никелида титана.
Ключевые слова: модификация поверхности, имплантаты из сплава титана, эксперимент.
IMPLANTS OF MODIFIED AND UNMODIFIED SURFACE TITANIUM ALLOYS IN THE EXPERIMENTAL STUDY RESULTS
L.L. Mejsner, M.V. Kotenko, A.B. Mamytova, P.V. Zaritsky, V.T. Egorov, I.J. Prokopenko (Institute for Physics of Solidity and Materials Study Siberian Department of Russian Academy of Sciences. Tomsk)
Summary. In an experiment involving 8 pigs, adhesive properties, corrosion resistance and special features of peri-implant tissues have been investigated 9 months after the installation of titanium nickelide and alloy VT-6 implants into the lower jaw. The experiment revealed the high corrosion resistance of titanium nickelide implants modified by molybdenum ions, and biotolerance of dental devices made from titanium nickelide.
Key words: surface modification, titanium alloy implants, experiment.
В результате влияния агрессивных сред организма на физико-химические свойства поверхностных слоёв имплантатов усиливаются коррозионные процессы с накоплением ионов металлического сплава в прилежащих к имплантату тканях, а так же в органах. Оказывается вредное воздействие на организм, ухудшаются прочностные качества имплантированной конструкции [1, 2, 3, 4]. Известна зависимость адгезионных процессов, организации периимплантатных тканей от структуры поверхности имплантата [3, 5]. Модификация поверхностных слоёв из комбинации толерантных к живой ткани ионов, например циркония и молибдена способна ограничить, вплоть до полного изолирования, выход элементов входящих в состав материала сгладит технологические неровности поверхности [6, 3].
Особенно высокие требования к свойствам толерантности, коррозионной устойчивости предъявляются к дентальным имплантатам супраструктура которых выстоит в полость рта, а внутрикостная часть располагается в костной ткани альвеолярного отростка [7, 8, 4]. Имплантаты находятся под неблагоприятным воздействием среды полости рта и жевательных нагрузок, гальванических токов, разноимённых материалов.
Материалы и методы
В эксперименте на 8 свиньях нами изучено влияние модификации поверхности имплантатов из сплава ни-келида титана (относительно нового в дентальной имплантологии материала) и имплантатов из сплава ВТ-6 на адгезионные свойства, устойчивость к коррозии, характер формирования периимплантатных тканей.
Изготовлены пластинчатые имплантаты с одной опорной головкой из сплава ВТ-6, сплава никелида титана с поверхностью модифицированной ионами мо-
либдена, циркония и с электролитической полировкой поверхности.
Образцы имплантатов из сплава ВТ-6 и никелида титана механически шлифовали в галтовке «Отек» при скорости вращения 300-500 об/мин в среде с керамическими наполнителями с зерном 15 и 5 мм. Финишная электрохимическая полировка в растворе электролита, состоящего из уксусной ледяной кислоты ЧЗ (3 части) и хлорной 65% кислоты (1часть) при силе тока 1,2 А.
Ионная обработка образцов из никелида титана выполнялась с помощью вакуумно-дугового частотноимпульсного ионного источника «Диана-2». Ионы Zr, Mo имплантировались при среднем значении ускоряющего напряжения 60кВ с частотой следования импульсов 50 Гц. Дозы облучения для всех типов ионов составляли ~1,5Ч1017 ион/см2.
После изготовления имплантатов выполнялась оптическая металлография всех образцов на оптическом микроскопе высокого разрешения «AXIOVERT-200 MAT» (Carl Zeiss, Германия).
Имплантаты устанавливали в нижнюю челюсть поросят возрастом 2,5 месяца. Перед операцией животные выдерживались без пищи в течении 48 часов. Вводная анестезия выполнялась кетамином (50 мг/мл; 0,12 мг/кг;
6 мг/кг; Ayest Laboratories; Guelph, ONE, Canada) и эквивалентным введением валиума (диазепам; 5 мг/мл; 0,6 мг/мг; Sabex Inc, Boucherville, QC, Канада) внутривенно с использованием катетера диаметром 20 G. Анестезия поддерживалась введением в мягкие ткани области воздействия 2% раствора лидокаина.
Установка имплантатов осуществлялась следующим образом. Справа удаляли зуб, от лунки рассекались мягкие ткани вдоль альвеолярного гребня свободного от зубов, в альвеолярном отростке готовили им-плантатное ложе с помощью фрезы диаметром 0,9 мм.
Рис. 1. Оптическое изображение (в светлом поле, ДИК, темном поле) покрытия, сформировавшегося на поверхности имплантатов модифицированных: а — ионами циркония; б — ионами молибдена; в — электрохимически полированной поверхности из нитинола; г — поверхности из сплава ВТ-6.
Внутрикостное тело имплантата погружали за пределы кортикальной пластинки гребня на 0,5 мм. Свободное пространство между костью и имплантатом после его установки через лунку свежеудалённого зуба заполняли смесью коллапана и ЕЯ.Р. в соотношении 1:1. Головка выстояла до уровня коронки соседнего с областью воздействия зуба. Раны ушивались узловыми швами. Каждому животному слева устанавливался однотипный имплантат.
Через 9 месяцев животные выведены из эксперимента. После регистрации ветеринаром смерти животное взвешивали. Выполнялось вскрытие с осмотром органов. Органы забирались и взвешивались, вырезки массой 50,0 г высушивались на стекле при температуре 50оС в сушильном шкафу.
Костные блоки с имплантатами с помощью дисковой пилы разделялись продольно. Макропрепараты осматривались, фотографировались.
Костный блок с прилежащим имплантатом помещали на 4-5 суток в сушильный шкаф при температуре 70-80 оС. При выделении имплантата гликопротеиновая плёнка на его поверхности сохранялась.
Симметричный участок кости заливали 7% нейтральным формалином для изготовления гистологических препаратов, с целью изучения особенностей пери-имплантатных тканей.
Присутствие металлических элементов в органах животных и фрагментах кости прилежащих к имплантату определяли с использованием рентгенофлуоресцентного спектрометра <^иаП:’Х 600». Концентрация элементов у экспериментальных животных сравнивали с физиологической нормой у интактного животного.
Степень адгезии (по наличию на поверхности имплантатов биологического плёночного покрытия) выявлялась с использованием фазового контраста в оптической микроскопии высокого разрешения в сравнении
светопольного, фазоконтрастного (полученного методом оптического дифференциальноинтерференционного контраста) и темнопольного изображения [6].
Лежащая на отражающей поверхности металлических имплантатов оптически прозрачная биологическая плёнка становится видимой при прохождении через неё двух когерентных поляризованных лучей в результате разности их хода.
После исследования особенностей плёночного покрытия имплантаты отмывались дистиллированной водой и изучалась металлография поверхности на предмет обнаружения коррозионного рельефа.
Результаты и обсуждение
Оптическая микроскопия высоко-
го разрешения поверхности извлечённых имплантатов с использованием метода дифференциально-интерференционного контраста в светлом и тёмном поле позволила выявить наличие интимно прилежащих к поверхности имплантатов плёнок. Из сравнения светлопольного, фазоконтрастного (полученного методом оптического дифференциально-интерфенционного контраста, ДИК) и темнопольного изображений поверхности образцов видно, что переходный слой состоит из двух типов тонкоплёночных покрытий разной толщины, обволакивающих поверхность имплантатов. Поверхность имплантатов из никелида титана модифицированных ионами молибдена и циркония имеет сплошное тонкоплёночное покрытие с редкими небольшой площади участками толстых плёнок. На образцах из сплава ВТ-6 над участками коррозии плёночное покрытие отсутствует. На поверхности имплантатов из никелида титана с электрохимической полировкой поверхности преобладает толстоплёночное покрытие с равномерной плотностью.
При сравнительном анализе картин оптической металлографии образцов до и после эксперимента выявлено, что наименее стойкими оказались имплантаты из сплава ВТ-6. Коррозия поверхности имплантатов из этого материала наблюдается в виде эрозионных очагов, расположенных на поверхности отдельными пятнами. Внутри отдельного коррозионного пятна явные очаги точечной коррозии с высокой плотностью ямок травления, которые сливаясь, формируют более глубокий коррозионный рельеф. Как следует из картин оптической металлографии, коррозионный процесс, вероятно, распространяется не только вширь, по поверхности образца, но и вглубь, создавая глубокие впадины и трещины, которых не наблюдалось в сходном материале (рис. 1, г).
На образцах из сплава никелида титана с электрохимической полировкой поверхности и модифицированных ионами 7г, регистрировались овальные углубления различного диаметра, глубины и плотности распределения от 8 до 20 на одной поверхности образца. На поверхности модифицированной ионами молибдена наблюдались редкие следы питтинговой коррозии, на границах мартенситных доменов коррозионных процессов не выявлялось (рис. 1 а, б, в).
Коррозионные изменения поверхности материала с одной стороны провоцируют трещинообразование с ухудшением прочности имплантата, с другой стороны — выход ионов в окружающую среду. Кумуляция в органах может оказывать токсическое воздействие на организм в целом и нарушать формирование тканей вокруг имплантата.
Анализ присутствия металлических элементов в тканях и органах подопытных животных проводили с
Рис. 2. Гистологические препараты периимплантатных тканей. Окраска гематоксилином и эозином: а — поверхность имплантата из никелида титана, модифицированная ионами молибдена и б — ионами циркония; в — не модифицированная поверхность имплантата из никелида титана. Сформирована зрелая губчатая кость вокруг имплантатов из никелида титана (а, б, в); г — к имплантату из сплава ВТ-6 прилежит грубоволокнистая капсула с хрящевыми включениями.
использованием рентгено-флуоресцентного спектрометра Quant’X 600. Количественный элементный анализ в биопробах осуществлялся по зависимости интенсивности рентгеновского характеристического излучения от концентрации элемента с использованием калибровочных кривых, определяемых экспериментально. Относительная погрешность количественного анализа не превышает 0,01%. Выполнялась сравнительная оценка содержания N1, Т1, Мо, 7г и основных элементов, участвующих в биохимических процессах с аналогичными показателями у интактного животного. Содержание титана в кости, прилежащей к имплантатам из сплава ВТ-6 по сравнению с интактными животными выше в 40 раз (1=24379,13, р<0,001). В группе животных с имплантатами из нитино-ла — в 1,5-2 раза (1=316,19, р<0,001). Содержание титана в капсуле также существенно выше в группе животных с имплантатами из сплава ВТ-6 (1=5092,98, р<0,001). Отмечается увеличение в 1,5 раза никеля в прилежащей к имплантатам из никелида титана кости по сравнению с интактными животным (1=12,87, р<0,001). Критерий Стьюдента позволяет признать различия между группами статистически значимыми.
Значимого различия в показателях содержания Т1 и N1 в прилежащей к имплантатам из никелида титана с модифицированной поверхностью кости и капсуле нет. Накопление Мо и 7г в прилежащих к имплантатам тканях не обнаружено.
Некоторые авторы указывают на высокую степень проницаемости тканей для титана и его кумуляцию с увеличением концентрации в прилежащих к имплантатам тканях в 180-250 раз [2, 6] через 16 недель после имплантации без токсического воздействия на организм.
Обращает внимание увеличение содержания Р и Са в костной ткани верхней челюсти у животных всех четырёх исследуемых групп, что является косвенным свидетельством продолжающегося процесса регенерации.
Экспериментальные исследования показали, что внедрение в губчатую кость имплантатов из сплава ВТ-6 и никелида титана не влияет на процессы жизнедеятельности животных. Однако интенсивные коррозионные процессы на поверхности имплантатов из сплава ВТ-6 спровоцировали трещинообразование, ухудшение прочностных характеристик имплантата вплоть до поломки одной конструкции (рис. 2, а).
При осмотре макропрепаратов (костных блоков, расколотых вдоль имплантатов) выявлено, что имплантаты из никелида титана вмурованы в костную ткань, которая без усилий не отделяется от поверхности. Образцы изготовленные из сплава ВТ-6 выделяются из тканей относительно легко, их окружает хрящеподобная оболочка (см. рис. 2, б).
При изучении гистологических препаратов вокруг имплантатов из никелида титана наблюдается зрелая, хорошо минерализованная губчатая кость, соединительнотканная капсула незначительных размеров. Грубая фиброзная капсула с включениями хрящевой ткани и очагами минерализации окружает имплантаты из сплава ВТ-6, в подлежащей кости регистрирует-
ся хаотичная трабекулярная сеть с неупорядоченными глыбками минерального комплекса.
На формирование окружающих тканей вокруг исследуемых имплантатов безусловно оказывают воздействие физико-химические свойства материала, в т.ч. состояние поверхности конструкций. Модификация поверхности имплантатов ионами молибдена и циркония улучшают морфологию поверхности нитинола, что положительно влияет на процессы регенерации кости вокруг имплантата. В результате активных коррозионных процессов на поверхности имплантатов из сплава ВТ-6 замедляется формирование кости, имплантат изолируется грубоволокнистой фиброзной капсулой.
На течение процессов регенерации тканей вокруг имплантата, их морфологию в значительной мере оказывает влияние степень соответствия имплантного ложа конструкции, обеспечение её первичной фиксации в кости [3, 4, 5].
Гистологическая картина периимплантатных тканей через 6 месяцев после установки имплантата через лунку свежеудалённого зуба с использованием остеопла-стического (коллапан) и остеорегенерирующего (ЕБ..Р) материалов с и размещением 2/3 внутрикостного тела имплантата в кости за пределами лунки зуба не отличалась от структуры периимплантатных тканей вне лунки зуба.
Внутрикостные дентальные имплантаты в качестве опоры протеза способны выдерживать жевательную нагрузку при условии их анкилозирования с костью. Формирование периимплантных тканей зависит от физикохимических свойств имплантационных материалов и структуры его поверхности. Имплантаты из никелида титана не подвергаются разрушительному воздействию высокоагрессивногой среды.
Таким образом, имплантаты из никелида титана и сплава ВТ-6 не оказывают общего токсического воздействия на организм. Модификация поверхности имплантатов ионами молибдена и циркония существенно снижает процессы коррозии в биологической среде. Коррозионно-устойчивые имплантаты из никелида титана через 9 мес. после их установки в альвеолярный отросток нижней челюсти находятся в состоянии анки-лозирования с костью. Через 9 месяцев после операции имплантаты подвергшиеся коррозии имеют трещины, их окружает грубоволокнистая рубцовая капсула.
ЛИТЕРАТУРА
1. Голубых В.А. Сравнительная характеристика имплантационных систем на ортопедическом этапе лечения// Российский вестник дентальной имплантологии. — 2004. — №3/4. — С.48-51.
2. Гюнтер В.Э., Миргазизов М.З. Имплантационные материалы нового поколения на основе сплавов с памятью формы. Концептуальные физико-технические основы//Российский вестник дентальной имплантологии. — 2004. — №1. — С.52-56.
3. Иванов А.Г., Матвеева А.И. Биомеханические распреде-
ления жевательных нагрузок в системах естественные зубы — имплантаты //Российский стоматологический журнал. — 2000. — № 2. — С.46-49.
4. Линков Л. Теории и технологии оральной имплантоло-гии//Клиническая имплантология и стоматология. — 1997. — №2. — С.51-59.
5. Макарьевский И.Г Внутрикостные имплантаты с памятью формы в лечении частичной адентии верхней челюсти: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. — СПб., 2001. — 32 с.
6. Мейснер Л.Л., Сивоха В.П., Лотков А.И. и др.Пластические
свойства сплавов Т1 N1 с тонкими поверхностными слоями, модифицированными облучением// Материаловедение. — 2003. — №4. — С. 43-47.
7. Олесова В.Н., Сидорова Я.Ю., Поздеев А.И. и и др. Электрохимическая совместимость сплавов при ортопедическом лечении с использованием дентальных имплантатов //
Российский вестник дентальной имплантологии. — 2004. — №2. — С.12-16.
8. Хафизов Р.Г. Экспериментальное обоснование взаимодействия с костной тканью дентальных механически активных имплантатов системы Миргазизова//Российский стоматологический журнал. — 2000. — № 2. — С.31-33.
Адрес для переписки: Мейснер Людмила Леонидовна — д.ф.-м.н., «Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук»,
Россия, 634021, Томская область, г. Томск, пр. Академический, 2/1, тел.: (3822) 28-69-89;
Котенко Мария Викторовна (ответственный автор) — аспирант,
Государственное образовательное учреждение дополнительного последипломного образования «Новокузнецкий государственный институт усовершенствования врачей Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»,
Россия, 654034, Кемеровская область, г.Новокузнецк, ул.Шестакова, 14, тел.: (3843) 37-73-84; e-mail: [email protected]; Мамытова Анара Бейшеновна — д.м.н, профессор, зав. кафедрой челюстно-лицевой хирургии Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кыргызско-Российский Славянский университет»,
Республика Кыргызстан, 720000, г. Бишкек, ул. Киевская, 44, тел.: (10-996-312) 54-79-39;
Зарицкий Павел Васильевич — гл. врач Стоматологической клиники ООО «Династия»,
г.Хабаровск, ул.Калинина, 150;
Егоров Валентин Тихонович — хирург-стоматолог, Стоматологическая клиника ООО «Вита-ВДЕ», Ростовская область, г.Зерноград, ул.Ленина, 39;
Прокопенко Игорь Юрьевич — зав. хирургическим отделением ФГУ «301 Стоматологическая поликлиника», Приморский край, г.Спасск-Дальний
© КУПЕРТ А.Ф., БУРТУШКИНА Н.К., КОКУНОВА Е.Г. — 2009
ОПТИМИЗАЦИЯ РАДИОВОЛНОВОГО МЕТОДА ЛЕЧЕНИЯ ДОБРОКАЧЕСТВЕННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ ШЕЙКИ МАТКИ
А.Ф. Куперт, Н.К. Буртушкина, Е.Г. Кокунова (Иркутский государственный медицинский университет, ректор — д.м.н., проф. И.В. Малов, кафедра акушерства и гинекологии леченого факультета, зав. — д.м.н., проф. Н.В. Протопопова)
Резюме. В статье описаны результаты обследования и лечения 146 пациенток с патологическими процессами шейки. Все женщины разделены на две группы по методу лечения. Пациенткам в 1 группе применялся комплексный метод (радиоволновая хирургия с предлагаемой нами гормонотерапией в послеоперационном периоде), во 2 группе проводилось монолечение аналогичных доброкачественных заболеваний шейки матки радиоволновым скальпелем. Выявлены преимущества предлагаемого комплексного лечения.
Ключевые слова: шейка матки, заболевания, гормоны, радиохирургия.
OPTIMIZATION OF RADIOWAVE METHOD OF TREATING THE PATHOLOGICAL PROCESS OF CERVIX UTERI
A.F. Kupert, N.K. Burtushkina, E.G. Kokunova (Irkutsk State Medical University)
Summary. The article describes the results of investigations and treatment of 146 women with pathological process of cervix uteri. All women were divided in 2 groups independent on treatment methods. The 1st group is consist of 64 women with complex treatment (radiowave surgery and hormone therapy in postoperation period)monotherapy by radiowave methods. The 2nd group is consist of 82 women with analogical diseases and monotherapy by radiowave methods. The advantage of proposed proposed complex methods is shown.
Key words: cervix uteri, disease, radiosurgery, hormons.
В настоящее время проблема патологии шейки матки не утратила своей важности в современной гинекологии и, несмотря на многочисленные успехи в диагностике и лечении, доброкачественные заболевания шейки матки продолжают составлять значительный удельный вес в структуре общей гинекологической заболеваемости [5].
В современной гинекологии применяются различные методы терапии доброкачественных заболеваний шейки матки: медикаментозный, электрохирургиче-ский, лазерным излучением и криодеструкция. Одним из наиболее современных методов лечения является радиоволновый метод, по сути представляющий собой усовершенствованный электрохирургический метод. Установлено, что повышение частоты тока позволяет повысить скорость нагрева ткани, а также сократить время воздействия и зону нагрева. Высокочастотные электрохирургические аппараты стали называть радиохирургическими. Они работают на частоте 3,8-4,0 МГц. и имеют мощность от нескольких десятков до нескольких сотен ватт. Эффект разреза при радиоволновом
воздействии достигается без дробления и мануального воздействия на клетки тканей [4].
Однако, наряду с достоинствами перечисленных методов, необходимо отметить и их недостатки, обусловленные только локальным воздействием на патологический очаг шейки матки без воздействия на этиологический фактор заболевания. Исходя из этого, имеется необходимость поиска новых более эффективных, патогенетически обоснованных способов терапии.
Фундаментальные исследования показали, что пролиферация эпителиального покрова шейки матки происходит под действием главным образом, эстрогенных гормонов, которые способствуют также диффе-ренцировке клеточных элементов плоского эпителия. Повышение содержания эстрогенов приводит к утолщению плоскоэпителиального пласта, пролиферации клеток базального слоя, возникновению акантоза и ороговению эпителия [1,7].
В литературе также имеются данные о положительном влиянии гормональной терапии на лечение добро-
