Статьи

Концептуальные аспекты биоинженерной конструкции имплантатов в системе «VITAPLANT»

  • 0105
Концептуальные аспекты биоинженерной конструкции имплантатов в системе «VITAPLANT»

     В настоящее время накоплен достаточно богатый теоретический и практический опыт ортопедической реабилитации с применением дентальных имплантатов [1].

В литературе описано множество конструкций дентальных имплантатов из различных биоинертных материалов. Имеются отдаленные результаты многолетних наблюдений за многими системами имплантатов [2, 3, 4].
Клинический опыт показывает, что эффективность имплантации остается относительной, так как осложнения встречаются еще довольно часто (5-10 %). Эти осложнения зависят от физико-химических свойств имплантируемого материала, конструктивных особенностей имплантата, обработки его поверхности, анатомо-физиологических особенностей и биологических процессов, протекающих в кости.

Мы поставили перед собой задачу проанализировать все положительные и отрицательные стороны имеющихся имплантатов отечественного и зарубежного производства. В совокупности положительных качеств каждого из них сконструировать более унифицированную конструкцию эндооссальной части дентального имплантата.
Основной задачей нашего исследования явилась адаптация костного имплантационного ложа, и направление биологических тканевых процессов  кости  в остеоинтеграционное русло.
Материалы и методы исследования:  С 1995 года под нашим наблюдением находится 780 больных, которым установлено 1919 имплантатов: на нижней челюсти – 860, на верхней – 1059. Из них во фронтальном участке – 1030, в боковых участках – 889. Двухэтапно установлено – 759 ,одноэтапно – 1160. В работе использовали имплантаты собственной конструкции  (патент UA№45176А от 15.03 2002).

При установке имплантатов костное и имплантационное  ложе формировали в зависимости от типа кости. Для оценки качественной характеристики  кости и степени атрофии мы использовали классификацию U.Lekholm, A.Zarb, согласно которой выделяется  4 вида кости по плотности и 5 видов – по степени атрофии. [5] 
Определение структурной плотности кости проведено у 127 больных  на компьютерном томографе СРТ-1010, исходя из коэффициента абсорбции (КА) пучка рентгеновского излучения по шкале Хаунсвильда (НU).
Учитывая исключительную коррозионную стойкость, высокое сопротивление усталости, удельную прочность и низкий модуль упругости титана и его сплавов, мы, проанализировав  применяемые в имплантологии материалы, отдали предпочтение последним.

При изготовлении дентальных имплантатов предпочтение отдавали сплаву Ti-6AL-4V (ВТ-6), зарубежный аналог Grade 5 (Международный стандарт ИСО 5832/3-78 и американский АSТМ 136-84) [6, 7, 8, 14].
Учитывая токсичность ванадия, входящего в вышеуказанный сплав, в последние годы мы начали использовать сплав с ниобием Ti-6AL-7Nb (Protasul-100), который признан отечественными имплантологами одним из лучших. Его химический состав, микроструктура и механические свойства занесены в Швейцарский стандарт SN056512 в 1987 году [10]. Заслуживает внимание сплав титана без ванадия и ниобия, но  сохраняющий их физико-химические свойства, это композиция титана ВТ1-0, азота железа  и кислорода Ті – О – Fe – N ( Ті – 0,5%   О –  0,049%  N – о,1%   Fe – 1,5% ) [8].

Используемые сплавы привлекли наше внимание также в связи с тем, что на их поверхности образуется оксидный слой,  который играет не только защитную роль, но и обладает выраженными остеокондуктивными свойствами. На поверхности оксидного слоя происходит адгезия и связывание белков, ионов кальция и фосфора, митоз остеогенных клеток и последующая жизнедеятельность остеобластов и остеоцитов. [9].

Мы изучили имеющиеся в литературе данные о репаративных процессах в мягких тканях и кости, прилегающих к имплантатам с пористой поверхностью [11]. Определены оптимальные размеры пор (они примерно равны размерам остеона). Дудко А.С. и соавторы [12], специалисты канадской фирмы “Innova”  подтверждают, что костная ткань прорастает в микропоры размером 50-150 мкм. Поэтому имплантаты, имеющие микропористость в пределах 50-150 мкм, считаются остеоинтегрируемыми.  Эти данные положены в основу конструкции имплантатов: Миргозизова М.З. - пористые титановые спеченные имплантаты с порами 50-150 мкм,  Смирнова С.А. - пористость составляет 120-180 мкм,  Перовой М.Д. – имплантат, текстура которого конгруэнтна с костно-мозговыми ячейками до 300 мкм  и другие. На наш взгляд одним из недостатков этих имплантатов является необходимость устанавливать  их в два этапа в ожидании формирования имплантационного ложа, ибо  остеоинтеграционные процессы наступают  в пределах 3-6 месяцев в зависимости от типа кости.

Результаты наблюдений и их обсуждение

Преимущества разработанных нами винтовых имплантатов мы видим,  прежде всего, в том, что витки резьбы сами формируют имплантационное ложе, обеспечивая таким образом, первичную фиксацию имплантата и исключают необходимость ожидания  прорастания кости в микропоры и межвитковые пространства. При использовании предложенной нами конструкции резьбовой части витки формируют имплантационное ложе адаптивно во всех слоях кости, способствуют быстрому восстановлению жизнедеятельности имеющейся костной ткани в межвитковых пространствах.

Учитывая немаловажную роль микротекстуры (шероховатости) поверхности имплантата  [13], мы добиваемся нужной микротекстуры путем обработки эндооссальной части пескоструйным аппаратом с последующим травлением двумя кислотами – азотной и фтористо-водородной, что согласуется с обработкой поверхности имплантатов «Антожир» (Франция) и 3 і (США).

Имплантаты системы «Витаплант» обрабатываются по вышеуказанной методике с достижением глубины впадин 6-11мкм при травлении в кислоте в течение 10 сек. Результаты микроскопических исследований с увеличением Х 750раз, а также графическое изображение глубины пористой структуры  поверхности металла на  профилометре-профилографе (фирмы Simens ) прилагаются (приложение №1).

При выборе формы внутрикостной части имплантата мы учитывали распределение векторов функциональной нагрузки. В цилиндрических имплантатах они в основном распределяются на дно «пятку» и мало на межвитковые пространства. В конусовидных – нагрузка распределяется на каждый последующий резьбовой виток. Этот эффект усиливается при прижимной форме резьбы. Такое веерообразное распределение векторов функциональной нагрузки на конусовидных имплантатах более физиологично так, как это предопределяет формирование костных балок на всей протяженности имплантата («закон Вольфа» Wolf, 1892; Trehame, 1981г.)  Поэтому мы отдали предпочтение конусовидной форме внутри костной части имплантатов, что согласуется с опытом некоторых зарубежных фирм, которые также изготавливают имплантаты  конусовидной формы (K.S.I.Bayer-Schraube, Gimlet-1, Replase, CTAC, Impladent ).

Учитывая, что имплантаты цилиндрической формы лучше выдерживают боковые нагрузки, а конусовидные - вертикальные, резьбовая часть предложенного нами имплантата состоит из двух контуров цилиндрического и конусовидного. Форма резьбы трапециевидно-прижимная. В концевой части имплантата до глубины внутреннего контура и до ½  длинны имплантата создано две борозды, расположенные диаметрально противоположно. Эти борозды выполняют роль метчика для нарезки резьбы в костном ложе и в последующем служат дератационным элементом (приложение №2).

Наружный контур резьбы, начиная от полированной шейки до ½ высоты имплантата, имеет цилиндрическую форму,  затем – конусовидную. Внутренний контур резьбы имеет строго конусовидную форму. Это создает переменную глубину резьбы: возле полированной шейки – 0,5 мм,  в области перехода цилиндрической части в конусовидную  глубина резьбы достигает 1,0мм, и в конической части – 0,8мм. Шаг резьбы мы увеличили до 1,25 мм.  Такая максимальная глубина профиля резьбы с увеличенным шагом не нарушает регенераторных свойств кости. Шаг и высота резьбы взаимосвязаны. Созданная переменная глубина межвитковых пространств способствует адаптации имплантационного ложа  к послойной плотности кости. Принимая во внимание, что компактный слой кости более плотный и обеднен сосудами, то и репаративные процессы будут протекать более вяло. Поэтому резьба в этом слое должна быть не глубокой. В губчатом слое кости, где хорошее кровоснабжение, репаративные процессы протекают более интенсивно,  глубина резьбы должна быть большей.

Конструктивно все эти особенности резьбы в имплантатах системы «Витаплант» выдержаны.  Предложенная форма резьбы в конусовидном имплантате уменьшает дробление кости, минимально ишимизирует кость, что препятствует увеличению зоны некроза. Сломанные трабекулы  спонгиозной части служат материалом для последующего остеобразования и, уплотняясь, обеспечивают увеличению площади контакта поверхности имплантата с костью до 80%. Это обеспечивает хорошую первичную фиксацию имплантата, что позволяет прибегнуть к одноэтапной установке и более ранней нагрузке на имплантат. Таких  же критериев адаптивного моделирования имплантата придерживаются фирмы «Astra Tech», «Спектр» [14]. Но они достигают этого результата путем сочетания укрупнения резьбы в губчатом слое и микрорезьбы в цервикальной части, что не позволяет прибегать к ранней нагрузке на имплантат потому, что при использовании цилиндрической формы имплантата контакт последнего с костью в области имплантационного ложа составляет не более 75%.
Сроки установки головки (абатмента), при двухэтапной установке имплантата определяются хирургом – имплантологом в зависимости от первичной фиксации имплантата. Поэтому классические сроки (6 месяцев - на верхней и 3 месяца – на нижней челюсти) являются относительными.

Анализ клинических и лабораторных данных (компьютерная томография и ортопантограмма) проведенный у 1019 оперированных больных позволили заключить, что положительные результаты наблюдались у 97,4% больных, оперированных на верхней челюсти и у 98,3% пациентов имплантаты которым были установлены в области нижней челюсти.

Процент отторжения на нижней челюсти составил 15единиц (1,7%),  на верхней – 28единиц (2,6%).  Средний процент отторжения – 2,24%.   Незначительный  процент отторжения обусловлен строгим соблюдением показаний и противопоказаний к имплантации. Установка каждого имплантата требует индивидуального подхода, даже в тех случаях, когда устанавливаются одинаковые, рядом стоящие имплантаты. При формировании костного ложа необходимо как можно меньше травмировать кость и слизисто-надкостничный лоскут, соблюдать  принципы адаптивного моделирования костного и имплантационного ложа.
Состояние кости диктует имплантологу, как формировать костное ложе и какой вид имплантата необходимо установить.

В плане дальнейшего исследования данной проблемы планируется изучить на гистологических срезах, каким образом имплантаты системы «витаплант» влияют на процессы контактного и дистантного остеогенеза, как данный имплантат адаптирован ко всем слоям имплантационного ложа при разных типах кости, в сравнении с другими системами дентальных имплантатов.

Необходимо разработать математическую форму позволяющую определить площадь поверхности имплантата. Расчёт площади контакта поверхности имплантата с костным матриксом, позволит более точно определить сроки функциональной нагрузки, т.е. сроки протезирования.



ВЫВОДЫ:

  1. Внутрикостная часть имплантата системы «Витаплант», имеющая винтовую конусовидную форму, и заданную резьбу, адаптивно формирует имплантационное ложе к репаративным процессам.
  2. Разработанная конструкция имплантата может применятся для установки при любом типе кости.
  3. Данный имплантат можно устанавливать в один или  в два этапа, в зависимости от плотности кости.




ЛИТЕРАТУРА:

1.    Безруков В.М., Матвеева А.И., Кулаков А.А., // Стоматология 2002 - № 1 – с. 52 – 55
2.    Иванов С.Ю., Ломакин М.В., // Российский стоматологический журнал 2000 - №2 – с. 21 – 27.
3.    Перова М.Д., Козлова В.А., // Клиническая имплантология в стоматологии  1999 - №2 с. 36 – 43.
4.    Олесова В.Н., Кащенко Н.А. //  Российский стоматологический журнал 2000 - №2 – с. 7 – 10.
5.    Матвеева А.И., Агеенко А.М. // Стоматология 1989 - №6 с. – 76 – 78.
6.    Куцевляк В.И., Гречко Н.Б., Рябоконь Е.М. // Новинни стоматології 1998 - №1 (14) – с. 39 – 41. // Новинни стоматології 1998 - №2 (15) – с. 22 –24.
7.    Иголкин А.И., Чечулин Б.Б., // Травматология, ортопедия и протезирование 1993 -№5 с. 86 – 90.
8.    Иванов С.Ю., Ломакин М.В., // Новое в стоматологии 2001 - №19 с. – 82 – 83.
9.    Параскевич В.Л., // Дентальная имплантология  2002 с. –88 – 89.
10.    Кузьменко В.В., Фоминн В.А. // Травматология, ортопедия и протезирование 1991 - №10 с. 74 – 78.
11.    Мергазизов М.З., Меликян М.Л. // Российский стоматологический журнал 2000 - №2 – с. 27 – 30 .
12.    Дудко А.С., Швед А.И., Зубков Ю.Н. // Новое в стоматологии 1994 - №1 с. –31– 33..               
13.    КулаковА.А., Абдулаев Ф.М. // Клиническая стоматология 2002 - №3 – с. 36 – 38.
14.    Albrektsson T., Hansson A.N. – biomaterials 1985 v 62(2) – p97 – 101.
15.    Leo I., Kupp DDS ph. В «Поверхность имплантатов и остеоодразование» // Новое в стоматологии 2001 - №19 с. –85–86.

The conceptual aspect of implants bioengineering construction in the  system "VITAPLANT". Moseyko A.A.
The Center of Extreme and the first Aid medicine Zaporizhia.
80 Pobedy st. Zaporizhia, 69000.
The intra bone part of dental implants "VITAPLANT" is a cone-sapped self
Cutting screw  that simplifies the installation and minimizes the bone trauma. It provides the optimal adaptive formation of implantation bed that makes the implant primary fixation better, divides the functional loading vectors physiologically. The groove design and its surface processing are made with the account of osseous anatomy-physiological peculiarities and its reparative properties.
Key words: dental implant, osseous regeneration, biocompatibility, adaptation, osseous bed, and implantation bed.



УДК 616.314-089.28-089.843
Городская клиническая больница экстремальной
и скорой медицинской помощи г. Запорожье


Автор: Мосейко А.А., доцент, к.м.н., заслуженный врач Украины