Анатомическое обоснование восстановления альвеолярного отростка верхней челюсти соединительнотканными аллотрансплантатами

Изучение гистологических препаратов костного дефекта в области альвеолярного отростка верхней челюсти, смоделированного у лабораторных животных в нашем исследовании показало, что в СО ВЧП обнаруживаются следующие изменения: по краю дефекта определяется многослойный плоский неороговевающий эпителий, в части гистологических препаратов обнаружены очаги метаплазии многорядного эпителия верхнечелюстной пазухи в кубический или в многослойный плоский эпителий. Полученные данные совпадают с результатами работы Л.М. Михалева с соавт. (2011) и О.Д. Байдика с соавт. (2009, 2011). При этом мы понимаем, что результаты нашего исследования могут быть перенесены на человека с известной долей осторожности с учетом отсутствия жевательной нагрузки на данный регион у кроликов. Мы опирались на отмеченные ранее сходства в строении СО ВЧП в норме.

Известно, что различные по происхождению (волокнистая соединительная ткань, гиалиновый хрящ, костная ткань) имеют неодинаковую устойчивость к инфекционному процессу в очаге трансплантации (Устьянов Ю.А., 2006; Боджоков А.Р., 2007). Наиболее устойчивыми к инфекции считаются трансплантаты плотной оформленной соединительной ткани и гиалиновый хрящ. Однако такой метод обработки биоматериала, как диспергирование снижает устойчивость трансплантата к литическому действию бактерий и делает его питательной средой для их роста.

С изложенных позиций, при закрытии костного дефекта в области альвеолярного отростка верхней челюсти целесообразно применение мембранного аллотрансплантата, позволяющего закрыть дефект СО ВЧП и защитить диспергированный биоматериал от контакта с содержимым пазухи. В нашей работе мембранный аллотрансплантат использовался в двух сериях опытов в эксперименте и в клинической части исследования. Результаты успешного применения мембранного аллотрансплантата в нашей работе подтверждены другими авторами. Так, Н.Е. Сельский (2006) предложил использовать мембранный аллотрансплантат для закрытия перфораций мембраны Шнайдера во время выполнения операции по поднятию дна верхнечелюстной пазухи. Подобные методики описаны в работах целого ряда зарубежных авторов (Van Minnen B. еt al., 2007; Gacic B. et al., 2009; Visscher S.H., 2011).

Проведенные экспериментальные исследования в нашей работе показали общность процессов репаративного остеогенеза в двух сериях экспериментов, поэтому далее приводится сравнительное описание полученных данных. Процессы заместительной регенерации, протекающие в области подсадки мембранного аллотрансплантата, в двух сериях экспериментов не имели каких-либо принципиальных отличий. Со стороны СО ВЧП не отмечено выраженной реакции на биоматериал. На 45-е сутки в двух опытных сериях выявлена плотная адгезия мембранного аллотрансплантата со стороны СО ВЧП. Вплоть до 90-х суток сохраняется утолщенность подслизистого слоя верхнечелюстной пазухи.

При подсадке костного аллотрансплантата в дефект альвеолярного отростка верхней челюсти наблюдается выраженная клеточная и сосудистая реакции со стороны тканевого ложа. На 45-е сутки не обнаруживается сегментоядерных лейкоцитов и лимфоцитов в области введения аллогенного костного биоматериала. В финале репаративных процессов (на 180-е сутки) в первой опытной серии обнаруживается пластинчатая костная ткань с включениями плотной волокнистой соединительной ткани и хрящевой ткани.

При использовании диспергированного хрящевого аллотрансплантата для закрытия костных дефектов отмечается раннее, в сравнении с костным биоматериалом, формирование регенерата пластинчатой костной ткани в результате процессов заместительной регенерации в очаге трансплантации. При проведении электронной микроскопии в ранние сроки в области введения хрящевого биоматериала обнаружены остеобласты, активно синтезирующие коллагеновые волокна. В последующие сроки на ультрамикроскопическом уровне определялись остеокласты, ремоделирующие новообразованную костную ткань. При этом на 180-е сутки получен органоспецифический регенерат пластинчатой костной ткани. В указанные сроки не определяется переходная зона, отделяющая регенерат от окружающей пластинчатой кости тканевого ложа. Полученные нами данные совпадают с результатами работы А.А. Радкевича (2002) и S. Kirk et al. (2010), в которой выполнен сравнительный анализ трансплантатов различной гистологической структуры для восстановления утраченного объема костной ткани. Исследователи доказали, что наиболее оптимальным при замещении костных дефектов является использование хрящевого трансплантата. Применение хрящевых трансплантатов для восполнения костных дефектов известно давно. Еще в 1898 году П.Н. Зворыкин замещал трепанационные дефекты черепа кроликов ауто-, алло- и ксеногенным хрящевым трансплантатом с изучением гистологических срезов в сроки от 3-х недель до 1,5 лет. Исследователь обнаружил, что при пересадке аллогенных хрящевых трансплантатов процессы репаративного остеогенеза идут лучше. Однако до настоящего времени для закрытия костных дефектов краниофациальной области используются аутологичные реберные хрящи. Сообщения о подобных операциях на сегодняшний день имеют тенденцию к снижению из-за высокой травматичности методики забора реберного хряща (Visscher S.H. et al., 2010).

В последние годы проведены исследования репаративного остеогенеза на фоне применения хрящевых трансплантатов, подтвердившие на современном уровне эффективность данных методов (Радкевич А.А., 2002; Isler S.C. et al., 2011).

Наиболее показательны различия динамики репаративных процессов в области подсадки диспергированных аллотрансплантатов в костный дефект альвеолярного отростка верхней челюсти, которые отражены в результатах оптико-структурного анализа.

Так, на 45-е сутки оптическая плотность тканей в области подсадки костного аллотрансплантата в 1,47 раза выше, чем на фоне применения хрящевого биоматериала. Данный факт объясняется более высокой оптической активностью костного аллотрансплантата, так как в указанный срок сохраняется большая часть подсаженного биоматериала. Полученные данные согласуются с исследованиями A. Scattarella et al. (2010), показавшими, что на 45-е сутки в области трансплантации аутологичных и аллогенных костных трансплантатов в дефект альвеолярного отростка верхней челюсти обнаруживаются частицы биоматериала.

На 90-е сутки в двух сериях опытов наблюдается обратная картина оптической активности регенерата. Так, формирующийся регенерат в области подсадки диспергированного хрящевого аллотрансплантата на 90-е сутки в 2,06 раза выше (р<0,05), чем в первой опытной серии (костный аллотрансплантат). Полученный результат объясняется более выраженными процессами резорбции костного аллотрансплантата, с одной стороны и более выраженными процессами остеогенеза на фоне подсадки хрящевого биоматериала в костный дефект альвеолярного отростка верхней челюсти, исследования D.-S. Sohn et al. (2009), использовавших костный аллотрансплантат для закрытия пластики альвеолярного отростка верхней челюсти, подтверждают полученные данные о выраженности процессов резорбции в области подсадки аллогенного костного биоматериала. А.А. Радкевич (2002) в своей работе на модели дефекта альвеолярного отростка верхней челюсти показал, что хрящевой трансплантат замещается без выраженной резорбции биоматериала, и время его замещения значительно меньше времени формирования регенерата в области подсадки костного аллотрансплантата.

В финале экспериментов в двух сериях опытов на основании оптико-структурного анализа выявлены статистически не значимые различия оптической плотности сформированного регенерата. Однако выбранный показатель на 180-е сутки в 1,1 раза выше во второй опытной серии на фоне изменения хрящевого аллотрансплантата (р>0,05).

Далее следует динамика изменения оптической плотности регенерата формирующегося в области подсадки диспергированных хрящевого и костного аллотрансплантатов (рис. 2).

Приводим динамику изменения относительного объема регенерата, формирующегося в области введения диспергированных хрящевого и костного аллотрансплантатов (рис. 3). По данным В.Л. Параскевича (2005) наибольшей проблемой при выполнении костной пластики в области альвеолярного отростка верхней челюсти является неизбежная резорбция трансплантационного материала. Хасанова Л.Р. и Хабиев К.Н. (2011) также отмечают, что объем сформированного регенерата всегда меньше объема подсаженного трансплантата.

Рис. 2. Оптическая активность регенерата, полученного в различные сроки после закрытия костного дефекта альвеолярного отростка верхней челюсти аллогенными трансплантатами, %: опыт 1 - при использовании костного аллотрансплантата; опыт 2 - на фоне применения хрящевого аллотрансплантата

Рис. 3. Относительный объем регенерата, полученного в различные сроки после восполнения костного дефекта альвеолярного отростка верхней челюсти аллогенными трансплантатами, %: опыт 1 - при использовании костного аллотрансплантата; опыт 2 - на фоне применения хрящевого аллотрансплантата

В нашем исследовании показатель относительного объема формирующегося регенерата выбран одним из критериев качества произведенной пластики. В динамике эксперимента вне зависимости от серии опытов происходит потеря объема ткани в области дефекта альвеолярного отростка верхней челюсти. На 45-е сутки рассматриваемый показатель не имел статически значимых отличий в двух опытных сериях и составлял ? 92% от объема введенного диспергированного аллотрансплантата. В дальнейшем наблюдалось уменьшение относительного объема регенерата, полученного в области восполнения дефекта альвеолярного отростка диспергированными аллотрансплантатами. На 90-е сутки на фоне применения хрящевого биоматериала выбранный показатель был в 1,13 раза выше (р>0,05), чем при использовании костного аллотрансплантата. Полученные результаты согласуются с данными А.А. Гринченко (1961) впервые показавшего, что костный аллотрансплантат через 9 месяцев после гетеротопической подсадки (в мышечное ложе) резорбируется на 94%, а хрящевой аллотрансплантат лишь на 15%. Указанные наблюдения подтверждены на современном уровне в работе Т.И. Викторовой (2002), где на экспериментальном и клиническом материале доказана устойчивость хрящевого аллотрансплантата к процессам резорбции даже при гетеротопической подсадке.

На 180-е сутки в нашем исследовании сохраняется разрыв в показателях относительного объема сформированного регенерата на фоне подсадки диспергированных аллотрансплантатов в костный дефект альвеолярного отростка верхней челюсти. Так, в указанный срок выбранная величина в 1,17 раза выше (р>0,05) при использовании диспергированного хрящевого аллотрансплантата.

Качество костной ткани, сформированной на месте трансплантации аллогенного биоматериала, оценивалось по изменению показателя плотности костной ткани. Динамика изменения указанной величины продемонстрирована на рисунке 4.

На наш взгляд, качество регенерата наиболее демонстративно отражает именно показатель относительной плотности костной ткани. O.T. Jensen (1998-2006) при выполнении синус-лифтинга у пациентов с атрофией альвеолярного отростка верхней челюсти, показал целесообразность определения данного показателя в костной стружке из области трансплантации перед установкой дентальных имплантов. В проведенных нами экспериментах изучаемый показатель имеет различную динамику изменений в двух сериях экспериментов.

Рис. 4. Относительная плотность костной ткани в различные сроки в области замещения костного дефекта альвеолярного отростка верхней челюсти аллогенными трансплантатами, %: опыт 1 - при использовании костного аллотрансплантата; опыт 2 - на фоне применения хрящевого аллотрансплантата

В первой опытной серии при использовании диспергированного костного аллотрансплантата для замещения костного дефекта альвеолярного отростка верхней челюсти происходит постепенное снижение костной плотности, что объясняется превалированием процессов резорбции над процессами репаративного остеогенеза. Однако на 180-е сутки относительная плотность костной ткани в первой опытной серии лишь в 1,2 раза ниже (p>0,05) исходных величин. Полученные данные согласуются с результатами работы O.T. Jensen (2006), исследовавшего указанный показатель в эксперименте на кроликах при проведении операции синус-лифтинга с использованием аутологичного костного трансплантата.

Во второй опытной серии на фоне применения диспергированного хрящевого аллотрансплантата для закрытия дефектов альвеолярного отростка верхней челюсти на 45-е сутки выбранный показатель в 3,53 раза (р<0,05) ниже, чем при использовании костного биоматериала. Наблюдаемые явления объясняются изначальным отсутствием костной ткани в хрящевом биоматериале и лишь началом процессов репаративного остеогенеза в указанный срок. Выявленные закономерности согласуются с результатами работы Ю.И. Денисова-Никольского с соавт. (2005), в которых отмечено, что начало процессов реперативного остеогенеза: формирование очагов вторичного остеогенеза _ происходит через 1,5 месяца после нанесения дефекта на кость. На 90-е сутки во второй опытной серии нашего исследования обнаруживается увеличение плотности костной ткани в области замещения дефекта альвеолярного отростка. Выбранный показатель в исследуемый срок в 1,37 раза ниже (р>0,05), чем в первой опытной серии на фоне применения костного биоматериала.

В финале процессов заместительной регенерации приведенная разница между показателями плотности костной ткани меняется в противоположную сторону. В результате процессов репаративного остеогенеза во второй опытной серии при использовании хрящевого аллотрансплантата и процессов резорбции костного биоматериала в первой опытной серии плотность костной ткани на фоне применения хрящевого аллотрансплантата в 1,41 раза выше (р<0,05), чем при использовании костного аллотрансплантата. Полученные результаты согласуются с полученными ранее данными других авторов. В исследовании П.Н. Зворыкина (1898) показано, что при закрытии трепанационных дефектов черепа костными и хрящевыми трансплантатами в эксперименте на кроликах наиболее адекватный костный регенерат получен на фоне применения хрящевого аллотрансплантата. А.А. Радкевич (2002) в своем исследовании также приходит к выводу об оптимизации процессов репаративного остеогенеза при использовании именно хрящевого трансплантата.

Таким образом, результаты экспериментальных исследований позволяют утверждать, что при закрытии костного дефекта в области альвеолярного отростка верхней челюсти комбинацией мембранного ограничителя и диспергированного хрящевого аллотрансплантата при использовании лоскута СО щеки формируется адекватный регенерат пластинчатой костной ткани, имеющий более высокую плотность костной ткани (р<0,05), более высокий показатель оптической активности (р>0,05) и сравнительно больший относительный объем (р>0,05), чем на фоне применения диспергирования костного аллотрансплантата.

На основе сравнительного анализа собственных результатов с данными литературы разработана концепция оптимизирующего влияния хрящевого аллотрансплантата на репаративный остеогенез в альвеолярном отростке верхней челюсти. При этом одним из механизмов рассматривается биохимический состав и фибриллярно-микрофибриллярный неориентированный тип остова аллотрансплантата гиалинового хряща, делающие данный биоматериал инертным и устойчивым к резорбции. В результате хрящевой аллотрансплантат может длительное время сохранять первоначальный объем в любом тканевом ложе. Данный факт подтвержден в работах А.А. Гринченко (1961) и Т.И. Викторовой (2002), где на экспериментальном и клиническом материале показана способность хрящевых аллотрансплантатов сохранять до 85% от изначального объема через 9 месяцев после подсадки в мышечное ложе. При этом структура гиалинового хряща за счет плотной упаковки коллагена не позволяет клеткам проникать вглубь трансплантата. По данным М. Tos (2012) описанные свойства аллогенного хряща характерны и для измельченных его форм, что показано на примере замещения объемных костных дефектов в отохирургии.

Учитывая изложенное, диспергированных хрящевой аллотрансплантат обладает остеокондуктивными свойствами в результате его длительного сохранения в тканевом ложе без выраженной резорбции.

Остеоиндуктивные свойства хрящевых трансплантатов, описанные во многих экспериментальных и клинических исследованиях рассматриваются также с позиции их эмбриогенеза через призму закономерностей первичного и вторичного (пери- и энхондрального) остеогенеза. При этом термин «энхондральный» не означает полную рекапитуляцию процессов эмбриогенеза, а подчеркивает тот факт, что на основе хрящевого биоматериала формируется костная ткань, минуя стадию выраженной резорбции и формирования волокнистой соединительной ткани (Зворыкин П.Н., 1898; Радкевич А.А., 2002; Tos M., 1995).

Однако результаты наших экспериментов показали, что в области подсадки диспергированного хрящевого аллотрансплантата новообразованная костная ткань формируется как на основе хрящевого биоматериала, так и на основе волокнистой соединительной ткани, что связано по-видимому, с рыхлой структурой аллотрансплантата.

Индуцирующие свойства хрящевого аллотрансплантата на репаративный остеогенез мы также объясняем присутствием хрящевой ткани на этапах эмбриогенеза верхней челюсти. Так, в отечественной и зарубежной литературе имеются сообщения, подтверждающие присутствие хрящевой ткани в этой области в эмбриогенезе. B. Bingham (1991) в своем исследовании на серии топографических срезов эмбрионов человека в сроки с 6 по 24 неделю развития показал, что в формировании верхней челюсти участвует хрящевая капсула носа. На микрофотографиях, представленных в статье B. Bingham показано, как хрящевая капсула носа вместе с будущей слизистой оболочкой верхнечелюстной пазухи проникает в верхнюю челюсть. В заключении к своей статье B. Bingham отмечает, что в формировании околоносовых пазух участвует хрящевая капсула носа. Наблюдения B.Bigham отмечены в работах других авторов (Воробьев В.П., 1932; Пэттен Б.М., 1959; Kennedy D.W., 2001). Следует отметить, что в литературе нет данных о влиянии хрящевой капсулы носа на первичный остеогенез верхней челюсти, но отмечено, что в более поздние сроки (после 24-й недели эмбриогенеза) хрящевая капсула носа частично резорбируется и оссифицируется.

Таким образом, выявленные нами пути остеогенеза при репаративной регенерации в целом соответствуют процессам прямого и непрямого остеогистогенеза структур верхней челюсти на этапах пренатального онтогенеза.

Полученные результаты позволили перейти к клиническому применению комбинации мембранного ограничителя и диспергированного хрящевого аллотрансплантата для закрытия оромаксиллярного свища. В клинической части нашего исследования мы определяли локализацию оромаксиллярного свища и обнаружили, что ее проекция в альвеолярном отростке верхней челюсти соответствует второму премоляру и первому моляру. Полученные данные согласуются с исследованиями H. Ossama et al. (2012), показавшими, что оромаксиллярный свищ чаще располагается в проекции указанных верхних боковых зубов. В.И. Кленкина отмечает, что причинным зубом при оромаксиллярном свище оказывается существующий или удаленный ранее первый моляр - у 59 больных (52,2%), второй же моляр, удерживая второе место, оказывался причинным зубом в 16 случаях (14,2%). Однако описана и другая локализация оромаксиллярного свища: в проекции третьего моляра (Toug Lim A.A. et al., 2012).

Пациенты с оромаксиллярнымим свищами, участвовавшие в нашем исследовании, предъявляли жалобы на невозможность надуть щеку на больной стороне, попадание пищи в полость пазухи во время еды, наличие выделений из носа гнойного характера на стороне оромаксиллярного свища в течение длительного времени. Наши наблюдения совпадают с результатами других исследований. Так по данным В.И. Кленкиной (2011), не теряют диагностическую ценность жалобы пациентов на ощущение тяжести в области верхнечелюстных пазух и наличие отделяемого из носа - 50 случаев (44,2%), наличие сообщения полости рта с полостью носа (45,1%), заложенность носа (31,8%). На второй план отошли жалобы на зубную (19,5%) и головную боль (21,2%), наличие субфебрильной температуры тела отметили 8 пациентов (7%). Отмечаемые боль и тяжесть в области верхнечелюстной пазухи связаны с вторичной невралгией тройничного нерва и нарушением барофункции пазухи в результате отека СО и зачастую закрытием естественного соустья (Кленкина В.И., 2011).

Лечение пациентов с оромаксиллярными свищами проводили в три этапа. На первом этапе проводили предоперационную подготовку с целью купирования воспалительного процесса в пазухе и сохранения функцию её СО. Для этого выполнялись пункция и катетеризация пораженной верхнечелюстной пазухи, промывание верхнечелюстной пазухи физиологическим раствором NaCl в течение трех дней. Параллельно с этим проводилась системная противовоспалительная и антибактериальная терапия, также выполнялось орошение СО носа трижды в день местными деконгестантами. Затем проводили хирургическое закрытие ороантрального свища с использованием хрящевого аллотрансплантата с защитой его мембранным ограничителем со стороны СО ВЧП.

На третьем этапе контролировали функцию естественного соустья в послеоперационном периоде. Для этого в течение недели проводили эндоскопический осмотр полости носа. Наши данные о необходимости контроля функции естественного соустья верхнечелюстной пазухи совпадают с мнением других авторов (Shams M.G, Motamedi M.K., 2003; Andric et al., 2010). В схему послеоперационного ведения больных входило применение топических назальных глюкокортикоидов начиная с десятых суток после операции. Антибактериальная и системная противовоспалительная терапия в послеоперационном периоде проводилась по индивидуальным показаниям и с учетом чувствительности микрофлоры верхнечелюстной пазухи.

В сроки до двух лет ни у одного пациента не отмечалось рецидивов заболевания. При этом речь идет не только об отсутствии рецидивов патологического сообщения пазухи с полостью рта, но и об отсутствии симптомов верхнечелюстного синусита.

Клинические исследования подтвердили эффективность предложенной технологии закрытия оромаксиллярного свища с применением комбинации диспергированного хрящевого аллотрансплантата и мембранного ограничителя.