CC BY
57
19,1+0,8, что не имело статистически значимого различия (р > 0,05); показатели АСТ в опытной группе составили 32,4+3,2, а в группе контроля - 23,1+3,0, что достоверно не имело различий (р > 0,05);
В качестве биохимических показателей оценивался уровень общего белка, альбумина, билирубина, креатинина, АЛТ, АСТ. Данные биохимические маркеры были выбраны как показатели, которые оценивают функцию печени, так как при токсическом воздействии на организм печень является одним из первых органов, который реагирует на действие токсинов. Полученные данные таблиц 1 и 2 показывают, что биохимические показатели крови экспериментальных животных, выведенных из эксперимента через 7 и 14 дней от момента введения взвеси мелкогранулиро-ванного никелида титана, статистически значимо не отличались от показателей крови крыс контрольной группы. Следовательно, мелкогранулированный нике-лид титана не обладает токсическим воздействием на организм при парентеральном введении в ткани.
Заключение
Проведенные исследования показали, что применение биосовместимого мелкогранулированного никелида титана не оказывает токсического воздействия на организм при парентеральном введении. Следовательно, пористый никелид титана в гранулах является перспективным материалом, который может применяться при различных патологиях человеческого организма, не оказывая отрицательных резорбци-онных свойств.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии явного или потенциального конфликта интересов, связанного с публикацией статьи.
Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.
Литература/References
1. Гостищев В.К. Основные принципы эти-отропной терапии хронического остеомиелита // Хирургия. 1999. № 9. С. 38-42. [Gostishchev V. K. The basic principles of etiotropic tyherapy of chronic osteomyelitis. Surgery. 1999;9:38-42 (In Russ.)]
2. Никитин Г.Д., Рак А.В., Линник С.А., Николаев В.Ф., Никитин Д.Г. Костная и мышечно-костная пластика при лечении хронического остеомиелита и гнойных ложных суставов. СПб., 2002. [Nikitin G.D., Rak A.V., Lynnik S.A., Nikolayev V.F., Nikitin D.G. Kostnaya i myshechno-kostnaya plastika pri lechenii khronicheskogo osteomielita i gnoinykh lozhnykh sustavov. St-Petersburg, 2002. (In Russ.)]
3. Биосовместимые материалы с памятью формы и новые технологии в медицине / Под ред. проф. В.Э. Гюнтера. Томск: Изд-во «НПП МИЦ», 2014. 342 с. [Gunter V.E., editor. Biosovmestimye materialy s pamyat'yu formy i novye tekhnologii v meditsine. Tomsk: NPP MITS; 2014. 342 p. (In Russ.)]
4. Ревелл П.А. Патология кости. М.: Медицина, 1993. 367 с. [ Revell P.A. Patologiya kosti. Moscow: Meditsina; 1993. 367 p. (In Russ.)]
5. Ходоренко В.Н., Моногенов А.Н., Гюнтер В.Э. Проницаемость медицинских пористых сплавов на основе никелида титана // Материалы Международной конференции «Новые материалы в медицине». Красноярск, 2000. С. 12-13. [Khodorenko V.N., Monogenov A.N., Gunter VE. Pronitsaemost' meditsinskikh poristykh splavov na osnove nikelida titana. (Conference proceedings) Mezhdunarodnaya konferentsiya «Novye materialy v meditsine». Krasnoyarsk, 2000. P. 12-13. (In Russ.)]
6. Радкевич А.А., Ходоренко В.Н., Гюнтер В.Э. Репаративный остеогенез в костных дефектах после замещения мелкогранулированным пористым нике-лидом титана // Имплантаты с памятью формы. 2005. № 1-2. С. 30-34. [Radkevich A.A., Khodorenko V.N., Gunter V.E. Reparative osteogenesis in bone defects after substitution with finely granulated porous titanium nickelide. Implants with shape memory. 2005;(1-2):30 -34. (In Russ.)]
7. Cripps M., Shirtliff M. E., Mader J. T. The treatment of osteomyelitis with hydroxyappatite antibiotic implant in a rabbit model. 8th Intersc. Conf. Antimicrobial Agents Chemother. San Diego, 1998. P. 324-329.
УДК 616.314-089.87 DOI 10.24411/2220-7880-2020-10129
ВЛИЯНИЕ МАКРО- И МИКРОСТРУКТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ ИМПЛАНТАТОВ НА ПРОЦЕССЫ ОСТЕОИНТЕГРАЦИИ И СТАБИЛИЗАЦИИ
'Гришин П.Г., 'Калинникова Е.А., 2Савранский Ф.З., 3Чигарина С.Е., 3Хайкин М.Б.
'ФГБОУ ВО Казанский государственный медицинский университет Минздрава России, Казань, Россия (420012, г. Казань, ул. Бутлерова, 49), e-mail: rector@kgmu.kcn.ru 2Иерусалимский университет (Гора Скопус, Иерусалим, Израиль)
3ФГБОУ ВО Самарский государственный медицинский университет Минздрава России, Самара, Россия (443099, Самарская область, г. Самара, ул. Чапаевская, 89)
Цель исследования: изучить динамику степени влияния макро- и микроструктуры поверхности им-плантатов на процессы остеоинтеграции и стабильности, сопоставив данные гистологических исследований, периотестометрии и частотно-резонансного тестирования.
В настоящей статье представлены результаты частотно-резонансного анализа, периотестометрии и гистологического исследования динамики процесса стабилизации и остеоинтеграции при использовании дентальных имплантатов с различной макро- и микроструктурой поверхности в эксперименте на
Экспериментальная медицина и клиническая диагностика
животных. Результаты исследования выявили определенную корреляцию между видом поверхности имплантата и временем его адаптации в разные периоды эксперимента. Полученные данные соответствовали критериям положительной стабилизации и остеоинтеграции имплантатов с микроструктурой поверхности HST, SLA и RBM.
При использовании имплантатов с поверхностью HST процесс остеоинтеграции протекает более четко, а костная стенка лунки в большей степени компактизируется, что свидетельствует об ускоренном и успешном процессе остеоинтеграции.
Ключевые слова: частотно-резонансный анализ, периотестометрия, остеоинтеграция, стабильность, гистология, коллагеновые волокна, трабекулы, костная ткань.
THE INFLUENCE OF THE MACRO- AND MICROSTRUCTURE OF THE IMPLANT SURFACE ON THE PROCESSES OF OSSEOINTEGRATION AND STABILIZATION.
'Grishin P. G., 'Kalinnikova E. A., 2Savransky F.Z., 3Chigarina S.E., 3Khaikin M.B.
'Kazan State Medical University, Kazan, Russia (420012, Kazan, Butlerov St., 49), e-mail: rector@kgmu.kcn.ru 2University of Jerusalem, Jerusalem, Israel
3Samara State Medical University, Samara, Russia (443099, Samara, Chapaevskaya St., 89)
The objective is to study the dynamics in the degree of influence of the macro-, microstructure of the implant surface on the processes of osseointegration and stability, comparing the data of histological studies, periotestometry and frequency-resonance testing.
This article presents the results of frequency resonance analysis, periotestometry and histological studies of the dynamics of the stabilization and osseointegration process when using dental implants with different macro-microstructure in an animal experiment.
The results of the study revealed a definite correlation between the type of implant surface and its adaptation time at different periods of the experiment. The data obtained met the criteria for positive stabilization and osseointegration of implants with the surface microstructure of HST, SLA, and RBM.
When using implants with an HST surface, the process of osseointegration proceeds more clearly, and the bone wall of the hole gets more compacted, which indicates an accelerated and successful process of osseointegration.
Keywords: Frequency resonance analysis, periotestometry, osseointegration, stability, histology, collagen fibers, trabeculae, bone tissue.
Введение
Ключом к эффективности и безопасности им-плантационной системы являются долгосрочные мультицентровые исследования. Даже незначительные изменения системы могут сильно повлиять на ее эффективность. Изменяются способы обработки поверхностей имплантатов, например: микропротравливание, что способствует селективной репо-пуляции определенных тканей на имплантате [1-5]. Литературные данные убедительно свидетельствуют о доминирующей роли микроструктуры поверхности имплантата на процессы остеоинтеграции и долго-временности его функционирования [6-8]. В то же время точная роль топографии поверхности, химической микроструктуры на процессы стабильности и остеоинтеграции имплантата изучена недостаточно и не до конца раскрыта. Следует отметить, что полученные результаты как экспериментальных, так и клинических исследований процессов остеоинтегра-ции имплантатов с различными характеристиками поверхности весьма противоречивы [9-13].
Цель исследования: изучить динамику степени влияния макро- микроструктуры поверхности им-плантатов на процессы остеоинтеграции и стабильности, сопоставив данные гистологических исследований, периотестометрии и частотно-резонансного тестирования.
Материал и методы
Исследование проведено на 7 вьетнамских вислобрюхих свиньях в возрасте от 1 года, массой тела
до 30 кг. Морфофункциональные характеристики челюстей этой породы позволяют использовать их для проведения экспериментов в стоматологии. Исследование проводилось в соответствии с необходимыми нормативными актами (Хельсинкской декларацией 2000 г. о гуманном отношении к животным и «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных»). (Приказ Минздрава СССР № 755 от 12.08.1977).
Экспериментальные животные содержались в стандартных условиях (12-часовой период освещения, температура 15-18°С, влажность 50-70%) на обычном рационе кормления. Операции проводились в клинике с соблюдением асептики и антисептики. В качестве наркоза применяли ксиланит - 1мл на 10 кг в/м, через 15 минут вводился телазол (100 мг, разведенный на 10 мл 0,9% раствора NaCl) - 1 мл на 30 кг веса. Также использовалась местная анестезия убистезином - 1,7 мл. Под наркозом у подопытных животных удалялись премоляры как на верхней, так и на нижней челюсти, после чего устанавливались внутрикостные имплантаты в количестве 8 штук каждому животному. Имплантаты с различной макромикроструктурой поверхности (SLA, RBM, HST) им-плантационных систем Humana Dental, Adin, Sunran, Gin Biomed, Osstem и Iterum устанавливали методом непосредственной и отсроченной имплантации. Накладывались швы, после операции назначалось НПВС (кеторолак, 10 мг) в течение 5 дней, вместе с кормом, 2 раза в день. На разных сроках эксперимента с помощью приборов «Osstell mentor» «Periotest»
и рентгенологическим методом определяли стабильность внутрикостных имплантатов, а также оценивали степень их остеоинтеграции.
Животных выводили из эксперимента передозировкой наркотика через 2 недели (1 животное), через 4 недели (2 животных) и через 8 недель (2 животных), через 12 недель (2 животных). Макропрепараты челюстей мини-свиней исследовали после распиливания на блоки и извлечения имплантатов. Нами всего было изучено 56 альвеолярных лунок с окружающими мягкими и костной тканями. После соответствующей фиксации в 12% нейтральном формалине и четырехмесячной декальцинацией в 10% растворе трилона Б изготавливались срезы, которые окрашивались гематоксилином и эозином и пирофуксином по Ван Гизо-ну. На разных сроках эксперимента приборами Osstell Mentor и Periotest оценивали степень стабильности и остеоинтеграции имплантатов. Каждый из используемых приборов позволил получить количественную оценку прочности фиксации дентальных имплантатов и степени остеоинтеграционного процесса.
Полученные данные статистически обработаны с помощью компьютерной программы SPSS. Для всех изученных признаков принята модель нормального распределения, в рамках которой произведены вычисления и оценки всех статистических показателей.
Результаты исследования
Гистологические исследования через 2 недели после проведения имплантации не выявили существенных различий в процессе заживления и образования фиброзной капсулы вокруг имплантатов с поверхностями HST, SLA и RBM. В этот срок эксперимента вокруг имплантата происходит образование грубоволокнистой соединительной ткани. Соединительнотканная прослойка между имплантатом и костью очень широкая с высокой клеточностью, в том числе с примесью микрофагальных элементов и ан-гиоматозом. Коллагеновые волокна и веретенообразные фибробласты вблизи внутренней поверхности расположены циркулярно. При этом плотные пучки коллагена отсутствуют (рис.1).
Через месяц после проведения имплантации вокруг имплантата происходит образование фиброзной капсулы, сочетающееся с образованием новых тра-бекул. Плотная фиброзная капсула в верхней части альвеолярной лунки в области шейки выстлана тонким эпителиальным пластом. Соединительнотканная прослойка между имплантатом и костью средней ширины с умеренным количеством клеточных элемен-
Средние значения коэффициента стабильности
тов, главным образом фибробластов с развитыми фибриллярными структурами. Коллагеновые волокна образуют пучки с участками разволокнения. Тонкая фиброзная капсула отделяет имплантат от новообразованной губчатой кости (рис. 2).
а. б.
Рис 1. 2 недели после имплантации. Широкая соединительнотканная прослойка с большим количеством клеток. Плотные пучки коллагена отсутствуют. а) Окраска гематоксилином и эозином. б) по Ван Гизону. Ув. х 250.
а. б.
Рис. 2. 1 месяц после имплантации.
Соединительнотканная капсула состоит из зрелой фиброзной ткани. Видны линии склеивания. Окраска гематоксилином и эозином. Ув. х 250.
Как показали наши исследования, после 30 дней установки имплантатов с инновационной поверхностью HST средний показатель стабильности ISQ, полученный в результате частотно-резонансного анализа, составил 73,2±4,6. Через 2 месяца отмечено увеличение этого показателя до 79,4±3,5. На третьем месяце коэффициент стабильности ISQ составил 97,2±5,5. Статистически значимая корреляция выявлена между видом поверхности и значениями коэффициента стабильности ISQ и показателем остео-интеграции PTV (табл.1).
Таблица 1
имплантатов с поверхностью HST, SLA и RBM
Поверхность 2 недели - 1 свинья = 8 имплантатов 4 недели - 2 свиньи = 16 имплантатов 8 недель - 2 свиньи = 16 имплантатов 12 недель - 2 свиньи =16 имплантатов
HST 73.2±4.6 79.2±4.6 79.5±3.1 98.2±5.5
SLA 72.1±3.2 76.3±3.4 79.1±4.7 97.3±4.7
RBM 70.3±4.3 76.9±2.4 78.2±5.3 96.4 ±3.6
Согласно оценки частотно-резонансного анализа микроструктура поверхности играет важную роль в стабильности и остеоинтеграции имплантатов в раннем и послеоперационном периоде. Так, имплантаты с поверхностью ЖТ достигают высокого крутящего момента (30-45Н/см) и высокого начального значения ISQ (79,8±1,49). При сопоставлении значений ко-
эффициента стабильности ISQ - 81,23±1,37(Humana Dental, HST), ISQ - 76,1±1,57 (Gin Biomed, SLA) ISQ - 73±2,34 (Adin, RBM) выявлена достоверная связь между видом поверхности имплантата и временем его адаптации в определенные периоды эксперимента (рис. 3).
Рис. 3. Диаграмма средних значений коэффициентов стабильности с поверхностью HST, SLA и RBM.
Полученные результаты частотно-резонансного анализа согласуются с данными гистологических исследований и периотестометрии. Так, при использовании имплантатов разных имплантационных систем и поверхностей на всех этапах эксперимента, за редким исключением, выявлены низкие показатели PTV, что свидетельствует об успешной остеоинтеграции. На этапе двух месяцев с момента начала эксперимента в пришеечной части имплантата по ходу его стержня происходит врастание тонкого эпителиального слоя из эпителия десны, приводящее к образованию физиологического кармана небольших размеров, а также формируется фиброзная капсула вокруг имплантата. Соединительнотканная прослойка средней ширины имеет грубоволокнистое строение, клеточных элементов немного, это зрелые фибробласты. Тканевая реакция такого типа свидетельствует о биоинертности использованных титановых имплантатов с инновационной поверхностью HST компании Humana Dental. Особенностью данного периода процесса остеоинтеграции имплантатов с поверхностями HST, SLA и RBM является формирование новообразованных костных балок с фиброзной тканью между ними (рис. 4).
а. б.
Рис. 4. Два месяца после имплантации. Активное новообразование костных балок разной степени зрелости. Окраска а) гематоксилином и эозином. б) по Ван Гизону. Ув. х 250.
Определенный интерес представляет сравнение данных изучения стабильности и остеоинтеграции имплантатов с разной микроструктурой поверхности в зависимости от срока проведения имплантации. При сопоставлении полученных результатов средние значения коэффициента стабильности и показателя остеоинтеграции у имплантатов с поверхностью в начале эксперимента составили 72,40±7,12 и -2,5. С поверх-
Экспериментальная медицина и клиническая диагностика
ностью SLA и RBM соответственно 72,1±3,2 и -1,9, 70,3±4,3 и -2,4. В дальнейшем отмечено увеличение этих показателей: через месяц значения коэффициентов стабильности и остеоинтеграции у имплантатов с поверхностью составили ISQ - 79,2±4,6, PTV - 1,6; через два месяца с ISQ - 79,5±3,1, PTV- -1,3; через три месяца соответственно ISQ был равен 98,2±5,5, PTV —1,1 (p<0,05). Аналогичная тенденция увеличения этих показателей выявлена при использовании имплантатов с поверхностью SLA и КВМ.Так, показатели стабильности и остеоинтеграции имплантатов с поверхностью SLA через месяц с момента начала эксперимента составили ISQ -76,3±3,4, PTV —2,1; через два месяца соответственно ISQ -79,1±4,7, PTV--2,3; через три месяца ISQ и RTV составили 97,3± 4,7, и - 1,9. Выявленная закономерность сохранилась при использовании имплантатов с поверхностью RBM: через месяц ISQ -70,3±4,3, PTV - -2,3; два месяца ISQ-78,2±5,3, PTV - -3,1 и три месяца соответственно ISQ - 96,4±3,6, PTV - -1,9 (p<0,001). (рис. 5).
Osstem —■—GIH, biomed —*— ITERUM SunRAN —Ж—Humana —•—ADIN
Рис. 5. Сравнительная диаграмма динамики показателей остеоинтеграции РТУразных имплантационных систем.
Через три месяца после установки имплантатов в соединительнотканной капсуле вокруг имплантата отмечается неровная внутренняя линия с зубцами, соответствующая винтообразной нарезке имплантата. Соединительнотканной прослойки между имплантатом и костью нет. Капсула плотно прилегает к зрелой компактной костной ткани. Выявлена четкая линия склеивания. Истончение капсулы связано с продолжением процесса остеоинтеграции и наращиванием костной массы в стенке альвеолярной лунки. Незрелых костных балок становится значительно меньше. Многочисленные линии склеивания свидетельствуют о постепенном напластовании новообразованной костной ткани. Костная ткань зрелая, компактная (рис. 6).
а. б.
Рис. 6. Три месяца после имплантации. Неровная линия с зубцами. Четкие линии склеивания. Окраска гематоксилином и эозином. Ув.х 250.
г
H
Заключение
Проведенные исследования показали, что, как правило, показатели гистологических исследований, периотестометрии и коэффициент стабильности соответствуют критериям положительной стабилизации и остеоинтеграции в разные периоды эксперимента при использовании имплантатов c микроструктурой поверхности HST™, SLA и RBM. В то же время необходимо отметить, что в процессе заживления показатели стабильности и остеоинтеграции улучшаются, особенно это продемонстрировано при использовании имплантатов с инновационной поверхностью HST™. Разнонаправленность коллагеновых пучков при установки имплантатов с поверхностью HST™ выражена более четко, чем при поверхностях SLA и RBM. Костная стенка лунки в большей степени компактизируется при HST™ поверхности, что свидетельствует об ускоренном и успешном процессе остеоинтеграции.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии явного или потенциального конфликта интересов, связанного с публикацией статьи.
Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.
Литература/References
1. Павленко Ф.Б., Горбань С.А., Илык P.P., Ште-ренберг Б. Поверхность имплантата? ее роль и значение в остеоинтеграции // Современная стоматология. 2009. № 4. С. 101-105. [Pavlenko, B. F., Gorban, S.A., Ilyk R.R, Shterenberg B. Surface of the implant its role and importance in osseointegration. Modern dentistry. 2009;4:101-105. (In Russ.)]
2. Винников Л.И., Савранский Ф.З., Симахов Р.И., Гришин П.О. Преимущества Clean@Porous нового технологического метода обработки поверхности дентальных имплантатов // Science Rice. 2015. № 2. 4(7). C. 61-65. [Vinnikov L. I., Savransky F. Z., Simakhov R. I., Grishin P. O. Advantages of Clean@ Porous new technological method of surface treatment of dental implants. Science Rice. 2015;2.-4(7):61-65.]
3. Сирак С.В., Перикова М.Г., Кедзюков Б.А., Казиева И. Э. Определение сроков остеоинтеграции винтовых дентальных имплантатов с биоактивным бонитовым покрытием in Vivo // Кубанский научный вестник. 2013. С.170-172. [Sirak S.V, Petrikova
M.G., Kozyukov B.A., Kazieva I. E. Determination of the terms of osteointegration of screw dental implants with bioactive bonite Coating in Vivo. Kuban Scientific Bulletin. 2013:170-172. (In Russ.)]
4. Повстянко Ю.А. Сравнительное исследование современных дентальных имплантатов: экспериментально-клинические и технологические аспекты: дис. ... канд. мед. наук. Москва; 2018. 140 с. [Povstenko Yu. A. Sravnitel'noe issledovanie sovremennykh dental'nykh implantatov: eksperimental'no-klinicheskie i tekhnologicheskie aspekty [dissertation]. Moscow; 2018. 140 p. (In Russ.)]
5. Manganof.G., Pires J. T., Shibli J. A. et al. Early bone response to dual acid-etched and machined dental implants placed in the posterior maxilla. A histological and histomorphometric study. Implant Dent. 2017;28:24-29.
6. Mints D., Elias C., Funkenbusch P., Meirelles L. Integrity of implant surface modification after insertion. Int J Oral Maxillofac Implant. 2014;29:97-104.
7. Salerno M., Jtri A., Frezzato., Rebaudi A. A surface microstructure of dental implants before and after insertion: In vitro study de means of scanning probe microscopy. Implant Dent. 2015;24:248-255.
8. Gaetano Marenzi., Gianrico Spagnuolo., Jose Camilla Sammartino et al. Micro-scale surface patterning of titanium dental implants by anodization in the presence modifying salts. Material (Basel). 2019;12(11):1753-1764.
9. Brett PM., Harle J., Salih V, Michoc R. et al. Roughness respons gens in osteoblasts. Bone. 2004;35:124-133.
10. Shan F. A., Thomsen P., Palmquist A.A. Review of the impact of implants biomaterials on osteocytes. J Dent Res. 2018;97:977-986.
11. Jinno Y., Jimbo R., Tovar N., Teixeira H. S. et al. In vivo evaluation of dual acid-etched and grit-blasted acid-etched implants with identical microgeometry in high-density bone. Implant Dent. 2017;26:815-819.
12. Fabbro M. D. Taschieri S., Canciani A. et al. Ossteointegration of tiranium implants with different rough surface: histological and histomorphometric study in mini-pigs. Clin Oral Implant. 2017;28:1143-1149.
13. Coelho P. G., Takayma T., Yoo D. et al. Nanometer-scale features on micrometer-scale surface texturing: a bone histological, gene expression and nanomechanical study. Bone. 2014;65:25-32.
