Эффективность методов реконструкции передней стенки верхнечелюстной пазухи (экспериментальное исследование)

Введение

Уменьшение функциональной нагрузки на челюстную кость после потери зуба вызывает смещение процесса ремоделирования в сторону костной резорбции, в боковых отделах верхней челюсти это приводит к увеличению объема пазухи за счет беззубого альвеолярного отростка. Объем пневматизации верхнечелюстной пазухи меняется при удалении зубов жевательной группы и резко увеличивается после удаления моляров. Длительность репаративного процесса после удаления зубов и резорбция костной структуры в сочетании с пневматизацией пазухи приводят к уменьшению высоты альвеолярного отростка верхней челюсти, затрудняя установку имплантатов и протезирование в данных участках. Для увеличения объема костной ткани в боковых отделах верхней челюсти в клинической практике применяется такая операция, как синус-лифтинг [1–8].

Синус-лифтинг хотя и относится к запротоколированным и достаточно предсказуемым вмешательствам, но иногда в процессе его проведения возникают осложнения: перфорация оболочки пазухи, незаращение латерального отверстия, интра- или постоперационные кровотечения, инфицирование аугментата [9–12].

В настоящее время существует множество разнообразных методик закрытия латерального окна после синус-лифтинга: закрытие окна коллагеновыми мембранами, применение обогащенной тромбоцитарной массы, использование костных блоков [1–8], но в литературе нет убедительных данных о преимуществах или недостатках той или иной методики.

Целью работы явилось изучение в эксперименте у овец регенерации передней стенки верхнечелюстной пазухи после синус-лифтинга в зависимости от методики закрытия послеоперационного окна, а также от наличия или отсутствия интраоперационной перфорации слизистой оболочки верхнечелюстной пазухи.

Материалы и методы

Исследование проводили на 6 половозрелых овцах северокавказской мясошерстной породы в возрасте 1,5–2 года массой 35–40 кг. Овец содержали в вольерах на обычном пищевом рационе. При проведении экспериментальных исследований соблюдали требования нормативно-регламентирующих технических документов: приказа Министерства здравоохранения СССР от 12 августа 1977 г. №755 «О мерах по дальнейшему совершенствованию организационных форм работы с использованием экспериментальных животных», Правил проведения работ с использованием экспериментальных животных и Директивы Европейского парламента и Совета Европейского союза 2010/63/ЕС от 22 сентября 2010 г. о защите животных, использующихся для научных целей.

Все манипуляции выполняли под наркозом: внутримышечно вводили раствор тиопентала натрия в расчете 50 мг/кг массы тела животного. Для премедикации применяли следующую комбинацию препаратов: Дроперидол 0,25% — 0,2 мл/кг; Реланиум 0,5% — 0,2 мл/кг; Трамал — 1,0 мл [12].

После размещения животного на операционном столе в положении на спине сбривали шерсть в областях проекций верхнечелюстного синуса и обрабатывали операционное поле 5% раствором йода. Затем создавали наружный доступ к верхнечелюстным синусам: послойно рассекали кожу и фасцию мышцы, получая оптимальный доступ к требуемой области для препарирования кости, формировали по три костных окна с каждой стороны. Два окна (медиальное и дистальное) выпиливали без забора костной крышки шаровидным бором, третье (в центре) — полым бором с забором костной крышки. Потом с одной стороны поднимали слизистую оболочку верхнечелюстного синуса и проводили ее перфорацию, с другой — выполняли синус-лифтинг без дальнейшей перфорации. С обеих сторон медиальное костное окно не закрывали ничем, дистальное окно закрывали коллагеновой мембраной, окно в центре — костной крышкой. После этого проводили послойное ушивание мягких тканей по стандартной методике (рис. 1).

---

Рис. 1. Закрытие костного окна костной крышкой (в центре), коллагеновой мембраной (справа)

---

Выбор овцы для экспериментального моделирования на верхней челюсти обусловлен следующими факторами: простотой содержания и низким уровнем агрессии животного; большим объемом доступной костной ткани в области исследования; высоким регенераторным потенциалом донорских зон, позволяющим не умерщвлять животное при заборе материала.

Овец начинали кормить мягкой пищей через сутки после операции. Визуальный осмотр в первые 7–10 сут осуществляли ежедневно. Швы снимали на 10-е сутки. Овец выводили из эксперимента по три особи через 30 и 60 дней путем передозировки лекарственного средства для общей анестезии животных — Золетил 100. Забор материала для морфологического исследования выполняли с помощью остеотомов и дисковой пилы. Взятые образцы костных тканей фиксировали в 10% забуференном растворе формалина в соответствии с правилами для патоморфологических и гистологических исследований.

Изучение образцов проводили в два этапа: сначала микротомографическое сканирование, затем гистологическое исследование. Оценивали реакцию тканевого ответа на биорезорбируемые материалы и характер течения репаративного остеогенеза.

Компьютерная микротомография. Для изучения структуры костей черепа овец и определения их минеральной плотности использовали рентгеновский компьютерный микротомограф SkyScan 1176 (Bruker, Бельгия).

Сканирование костных образцов проводили вместе с двумя фантомами (0,25 и 0,75 г/см³ гидроксиапатита кальция Ca₅(PO₄)₃(OH)), имеющими диаметр, соответствующий толщине исследуемых проб. Параметры сканирования соответствовали требованиям управляющей программы SkyScan 1176, 10.0.0.0 (Bruker-microCT, Бельгия): напряжение рентгеновской трубки — 65 кВ; сила тока рентгеновской трубки — 380 мкА; фильтр — 1 мм Al; размер пикселя изображения — 17,74 мкм; поворот томографа — на 180º; шаг поворота — 0,3; усреднение кадров — 4.

Цифровую информацию сканированных объектов реконструировали в программе NRecon, 1.7.4.2 (Bruker-microCT) со следующими параметрами: сглаживание — 2; уменьшение кольца — 20; усиление луча — 36; минимум для преобразования CS в изображение — –0,005; максимум — 0,05. Ориентацию в пространстве (x, y, z) и выделение отдельных областей реконструированных материалов проводили в программе DataViewer, 1.5.6.2 (Bruker-microCT). Визуализацию, анализ данных и определение минеральной плотности кости выполняли в программе CT Analyzer, 1.18.4.0 (Bruker-microCT).

В соответствии с официальными рекомендациями производителя вначале проводили калибровку программы при помощи фантомов, затем определяли минеральную плотность костей в различных отобранных частях проб. 3D-визуализацию полученных результатов в зависимости от рентгенологической плотности выполняли в программе CTvox, 3.3.0r1403 (Bruker-microCT).

Гистологическое исследование. Полученные об­раз­цы костных тканей предварительно подвергали некислотной декальцинации. В качестве декальцинирующей жидкости использовали Трилон Б. Далее образцы тканей после промывки под проточной водой в течение 24 ч обезвоживали в изопропиловом спирте с последующим заключением в медицинский парафин HISTOMIX («Биовитрум», Россия). Гистологические срезы толщиной 5–7 мкм выполняли на санном микротоме МС-2 («АТМ-практика», Россия). Готовые срезы окрашивали гематоксилином и эозином с последующим проведением общего гистопатологического анализа.

Оценку микропрепаратов тканей осуществляли с использованием биологического микроскопа Axio Imager 2 (A2) (Carl Zeiss Microscopy, Германия) при различных увеличениях, изображения фиксировали с помощью специализированной фотокамеры AxioCam MRc 5 и программного обеспечения Zen 2 (Carl Zeiss Microscopy).

Результаты

На 30-е сутки эксперимента в костных образцах, которые изъяли из окон, выполненных без перфорации слизистой оболочки верхнечелюстного синуса, отмечалось замещение дефекта различными тканями и с разной степенью их дифференциации. Так, дефект ничем не закрытого костного окна был полностью заполнен грануляционной тканью (рис. 2, зеленая стрелка) с костными балками новообразованной ткани и признаками остеобластной реакции (красная стрелка).

---

Рис. 2. Визуализация (а), реконструкция (б) и гистологический срез (в) образца незакрытого костного окна, выполненного без перфорации слизистой оболочки, на 30-й день эксперимента

---

Костное окно, закрытое коллагеновой мембраной, было заполнено грануляционной тканью с костными отломками в состоянии резорбции (рис. 3, зеленые стрелки) и признаками остеокластной и остеобластной реакции (черные стрелки). Регенерация костной ткани по краям была незначительной, а между вновь образованными костными балками выявлялись широкие области, заполненные соединительной тканью.

---

Рис. 3. Визуализация (а), реконструкция (б) и гистологический срез (в) образца костного окна, выполненного без перфорации слизистой оболочки и закрытого коллагеновой мембраной, на 30-й день эксперимента

---

Костное окно, закрытое костной крышкой, было заполнено структурами новообразованной костной ткани (рис. 4, зеленые стрелки), местами с незначительными признаками резорбции костных трабекул (черные стрелки). Сверху дефект был заполнен плотной компактной костной тканью, вокруг выявлялись тяжи грубоволокнистой соединительной ткани, к которым с внешней стороны примыкали трабекулы ново­образованной костной ткани с выраженной остео­бластной реакцией.

---

Рис. 4. Визуализация (а), реконструкция (б) и гистологический срез (в) образца костного окна, выполненного без перфорации слизистой оболочки и закрытого костной крышкой, на 30-й день эксперимента

---

На 30-е сутки эксперимента в костных образцах, которые изъяли из окон, выполненных с перфорацией слизистой оболочки верхнечелюстного синуса, отмечалось медленное замещение дефекта различными тканями с разной степенью их дифференциации. Так, дефект ничем не закрытого костного окна был заполнен структурами новообразованной костной ткани с признаками остеобластной реакции (рис. 5, зеленые стрелки), выявлялись трабекулы в состоянии резорбции, а также значительные области на границе дефекта, где обнаруживалась плотная компактная костная ткань (черная стрелка).

---

Рис. 5. Визуализация (а), реконструкция (б) и гистологический срез (в) образца незакрытого костного окна, выполненного с перфорацией слизистой оболочки, на 30-й день эксперимента

---

Костное окно, закрытое коллагеновой мембраной, было заполнено структурами новообразованной костной ткани, выявлялись истонченные трабекулы в состоянии резорбции и остеолизиса (рис. 6, зеленые стрелки), местами визуализировались очаги некроза новообразованной костной ткани с признаками дистрофии соединительнотканных волокон (черная стрелка).

---

Рис. 6. Визуализация (а), реконструкция (б) и гистологический срез (в) образца костного окна, выполненного с перфорацией слизистой оболочки и закрытого коллагеновой мембраной, на 30-й день эксперимента

---

Костное окно, закрытое костной крышкой, было заполнено структурами новообразованной костной ткани с признаками остеобластной реакции (рис. 7, зеленые стрелки), местами выявлялись незначительные признаки резорбции костных трабекул (черные стрелки).

---

Рис. 7. Визуализация (а), реконструкция (б) и гистологический срез (в) образца костного окна, выполненного с перфорацией слизистой оболочки и закрытого костной крышкой, на 30-й день эксперимента

---

На 60-е сутки эксперимента в костных образцах, которые изъяли из окон, выполненных без перфорации слизистой оболочки верхнечелюстного синуса, отмечались структуры хорошо сформированной костной ткани, а также начало развития межбалочной соединительной ткани. При этом часть дефекта все еще была заполнена грануляционной тканью.

Часть незакрытого костного окна на 60-е сутки эксперимента была заполнена грануляционной тканью (рис. 8, зеленые стрелки), на границе дефекта выявлялись структуры хорошо сформированной костной ткани с некоторым количеством костных трабекул в состоянии резорбции (черные стрелки).

---

Рис. 8. Визуализация (а), реконструкция (б) и гистологический срез (в) образца незакрытого костного окна, выполненного без перфорации слизистой оболочки, на 60-й день эксперимента

---

Костное окно, закрытое коллагеновой мембраной, было заполнено структурами хорошо сформированной костной ткани (рис. 9, зеленые стрелки), однако межбалочная соединительная ткань была развита невыраженно (черные стрелки). Часть дефекта была заполнена грануляционной тканью.

---

Рис. 9. Визуализация (а), реконструкция (б) и гистологический срез (в) образца костного окна, выполненного без перфорации слизистой оболочки и закрытого коллагеновой мембраной, на 60-й день эксперимента

---

Часть костного окна, закрытого костной крышкой, была заполнена грануляционной тканью (рис. 10, зеленые стрелки). При этом на границе дефекта выявлялись структуры хорошо сформированной костной ткани, а также некоторые трабекулы в состоянии резорбции (черные стрелки).

---

Рис. 10. Визуализация (а), реконструкция (б) и гистологический срез (в) образца костного окна, выполненного без перфорации костной ткани и закрытого костной крышкой, на 60-й день эксперимента

---

На 60-е сутки эксперимента в костных образцах, изъятых из незакрытых окон, выполненных с перфорацией слизистой оболочки верхнечелюстного синуса, были обнаружены структуры новообразованной костной ткани. Однако трабекулы были истончены и находились в состоянии резорбции и остеолизиса (рис. 11, зеленые стрелки). Местами визуализировались очаги некроза новообразованной костной ткани с признаками дистрофии соединительнотканных волокон (черная стрелка).

---

Рис. 11. Визуализация (а), реконструкция (б) и гистологический срез (в) образца незакрытого костного окна, выполненного с перфорацией слизистой оболочки, на 60-й день эксперимента

---

Часть костного окна, закрытого коллагеновой мембраной, была заполнена грануляционной тканью (рис. 12, зеленые стрелки). На границе дефекта обнаруживались структуры хорошо сформированной костной ткани (черные стрелки).

---

Рис. 12. Визуализация (а), реконструкция (б) и гистологический срез (в) образца костного окна, выполненного с перфорацией слизистой оболочки и закрытого коллагеновой мембраной, на 60-й день эксперимента

---

Костное окно, закрытое костной крышкой, было заполнено грануляционной тканью (рис. 13, зеленые стрелки), на границе дефекта определялись структуры хорошо сформированной костной ткани (черные стрелки).

---

Рис. 13. Визуализация (а), реконструкция (б) и гистологический срез (в) образца костного окна, выполненного с перфорацией слизистой оболочки и закрытого костной крышкой, на 60-й день эксперимента

---

Обсуждение

Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы:

1) по данным независимых микротомографического и гистологического исследований, перфорация слизистой оболочки верхнечелюстного синуса при проведении синус-лифтинга ухудшает регенерацию костной ткани;

2) по данным гистологического исследования, репарация костной ткани при различных вариантах замещения костного дефекта проходит по нормальному физиологическому типу, начинаясь восстановлением дефекта грануляционной тканью с соединительнотканными тяжами и заканчиваясь клеточной дифференциацией с выраженной остеобластической активностью и формированием межбалочной системы;

3) наиболее активно репаративная регенерация проходит в области тех костных дефектов, которые были закрыты коллагеновой мембраной, при этом отсутствие перфорации слизистой оболочки еще более способствует регенерации.

Заключение

Применение колллагеновой мембраны является наиболее эффективным способом закрытия костного дефекта передней стенки верхнечелюстной пазухи.

Финансирование исследования. Работа не имеет финансовой поддержки.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.