Оценка влияния факторов роста на процесс осстеоинтеграции

Осстеоинтеграция дентальных имплантатов является одним из ключевых факторов обеспечения долгосрочного успеха функционирования и стабильности установленных интраоссальних конструкций. Вопрос стандартизации временных показателей, позволяющих проводить протетическую нагрузку имплантатов после их остеоинтеграции, пока что остается дискуссионным, однако временные рамки такового колеблются в диапазоне 0-6 месяцев. Последние исследования в области имплантации были посвящены именно вопросу сокращения данного периода путем изменения поверхностей структуры титанового элемента и обеспечения более высоких показателей первичной стабильности. Другие подходы обеспечивают ускорение самого процесса остеоинтеграции через модуляцию этапов заживления кости после установки интраоссальной опоры. Подобного результата стараются добиться, используя разные виды биоактивных молекул, которые, в свою очередь, ускоряют процесс дифференциации остеобластов, и, таким образом, способствуют заживлению кости после выполнения ятрогенного вмешательства.

Факторы роста, по своей сути, являются биоактивными белками, которые контролируют процесс заживления раны. Препараты, содержащие тромбоциты, полученные из крови человека, состоят из огромного количества факторов роста по типу костного морфогенетического протеина (bone morphogenetic protein - BMP), тромбоцитарного фактора роста (platelet-derived growth factor - PDGF), инсулиноподобного фактора роста (insulin-like growth factor - IGF), фактор роста эндотелия сосудов (vascular endothelial growth factor - VEGF), трансформирующих факторов роста β1 и β2 (transforming growth factor-β1, β2), которые играют ключевую роль в заживлении костной ткани. Эти факторы способствуют миграции недифференцированных мезенхимальных клеток в область раневого участка, тем самым инициируя процессы ангиогенеза, хемотаксиса и клеточной пролиферации. В ходе восстановления костных дефектов могут использоваться различные препараты, содержащие разное количество тромбоцитов, как например плазма, обогащённая тромбоцитами (platelet-rich plasma - PRP), фибрин, обогащенный тромбоцитами (platelet-rich fibrin - PRF) или же концетрат факторов роста (concentrated growth factor - CGF). В ходе многих исследований была доказана успешность использования PRP в процессе биологической инженерии тканей, а исследования, проведенные Sohn и коллегами, продемонстрировали, что CGF характеризуется повышенной регенеративной способностью и возможностью многоцелевого применения по сравнению с другими аналогами препаратом тромбоцитов. Подобный потенциал CGF обусловлен содержанием фибриновой сети, в которой присутствуют фибробласты, тромбоциты, лейкоциты и эндотелиальные клетки, принимающие участие в ангиогенеза и ремоделирование тканей. Таким образом, все составные фибриновой сети обеспечивают формирование первичной матрицы для дальнейшей миграции клеток. Сами по себе тромбоциты в своей структуре содержат высокие концентрации биологически активных белков, принимающих участие в росте и морфогенезе клеточных структур. Достаточная первичная стабильность имплантата обеспечивает условия не только для дальнейшего необходимого формирования костной ткани вокруг внутрикостной опоры, но также помогает добиться оптимального распределения функциональных сил на границе имплантат-кость в процессе заживления участка ятрогенного вмешательства. Резонансно-частотный анализ (RFA) является полезным инструментом для мониторинга процесса остеоинтеграции, который помогает регистрировать изменения стабильности конструкции не только в ходе их установки, но и в период заживления, а также в отдаленные сроки функционирования. В ходе множества исследований было доказано, что продукты, содержащие факторы роста, ускоряют процессы заживления кости и остеоинтеграции имплантата. В данном исследовании мы рассмотрим вопрос влияния CGF на показатели стабильности внутрикостной опоры, и определим, может ли концентрат тромбоцитов помочь сократить общее время, необходимое для успешной осстеоинтеграции титановых элементов.

Методы

Данное исследование проводилось в соответствии с принципами Хельсинкской декларации, и было одобрено комитетом по этике Технического университета Карадениза (2015/21). Процедуры, которые необходимо было выполнить в ходе исследования, были подробно разъяснены пациентам, после чего последние подписали соответствующие формы информированного согласия. В исследовании принимали участие пациенты челюстно-лицевого отделения стоматологического факультета (Технический университет Карадениза), обратившиеся за помощью с необходимостью установки дентальных имплантатов для замещения дефектов зубного ряда верхней челюсти. С целью стандартизации в исследование были включены только те пациенты, имплантация у которых проводилась в области фронтальных зубов и премоляров верхней челюсти. В ходе лечения использовались цилиндрические конструкции имплантатов, диаметром 3,5 или 4,0 мм, и длиной в 10 мм. У пациентов, перенесших процедуру экстракции, установка имплантатов выполнялась через 6 месяцев после первичной хирургической процедуры. В исследование были включены пациенты, реабилитация которых проводилась посредством несъемных типов протетических конструкций по типу одиночных коронок и мостовидных реставраций. Все пациенты, принимавшие участие в исследовании, были распределены на две группы: контрольную и исследовательскую.

Критериями исключения были следующие:

наличие системных заболеваний, препятствующих имплантации;
наличие заболеваний крови, препятствующих забору и обработке;
наличие имплантатов и предварительное проведение процедуры имплантации в соответствующих участках верхней челюсти;
необходимость проведения дополнительно аугментации резидуального гребня (по типу синус-лифта или дистракционного остеогенеза);
аллергия на один из материалов, который должен использоваться во время оперативного вмешательства;
беременность;
курение.

Оценка участков будущей имплантации проводилась с использованием ортопантомограмм и компьютерных томограмм. В исследуемой группе стенки имплантационного ложа выкладывали мембраной из CGF, а саму поверхность имплантатов обрабатывали остаточным количеством препарата, очищенного от тромбоцитов. В контрольной группе подобных процедур не проводилось.

Подготовка CGF

В ходе подготовки концентратов использовали стандартные одноразовые 10-мл пробирки, не обработанные антикоагулянтными агентами, а также аппарат центрифуги (MEDIFUGE, Silfradentsrl, S. Sofia, Italy). Образцы крови, собранные из вены пациентов и помещенные в пробирки, разгоняли на протяжении 30 секунд, и центрифугировали со скоростью 2700 об./мин. в течение 4 мин., 2400 об./ мин. в течение 4 мин., 2700 об./мин. в течение 4 мин. и 3000 об./мин. в течение 3 мин., после чего замедляли в течение 36 мин. до полной остановки. Все вышеописанные процессы выполнялись автоматически, благодаря настройкам самой центрифуги. В пробирке наблюдалось формирование трех слоев: на дне - слой эритроцитов, на верхушке - слой плазмы, лишенный тромбоцитов (бесклеточный), и слой фибринового геля с концентрацией факторов роста и агрегацией тромбоцитов посередине. Сначала с использованием шприца удаляли самую верхнюю фракцию биологического материала, после чего второй слой, содержащий факторы роста, изымали при помощи гемостатического зажима, отделяя его от слоя эритроцитов путем отрезания ножницами. Полученный концентрат прессовали для формирования мембраны (фото 1).

Фото 1. Вид CGF после центрифугирования.

Хирургическая процедура

Все хирургические манипуляции проводили под местной анестезией одним и тем же врачом. После сепарации полного слизисто-надкостничного лоскута проводили формирование ложа имплантатов согласно инструкций хирургического протокола системы Bego Semados (BEGO Implant Systems GmbH & Co. KG, Бремен, Германия). Конечные диаметры остеотомии были аналогичны диаметрам самих имплантатов. Полученную CGF мембрану укладывали по стенкам сформированных участков остеотомии (фото 2), а конструкции имплантатов в исследуемой группе еще и обрабатывали жидкостью CGF, полученной из самой верхней фракции (фото 3). После вышеописанной обработки имплантаты устанавливали в подготовленные предварительно области резидуального гребня. В контрольной группе установка имплантатов проводилась без вышеупомянутых модификаций основного протокола. Оперативное вмешательство заканчивали в ходе одного вмешательства, в конце которого к имплантатам обеих групп фиксировали формирователи десен. Формирователи не покрывали мягкими тканями, а области вмешательства ушивали посредством шелковых нитей 3/0.

Фото 2. Укладка мембраны CGF в область имплантологического ложа.

Фото 3. Установка имплантатов после обработки их жидкостью CGF.

Пациентам рекомендовалось применять холодные компрессы после оперативного вмешательства, а также назначались антибиотики (комбинация амоксициллина + клавулановая кислота 1000 мг 2 × 1), анальгетики (таблетка сарвела, 25 мг 2 × 1) и антисептическая жидкость для полоскания полости рта (0,2% раствор хлоргексидина глюконата, 3 × 1) с целью использования на протяжении 1 недели. Контрольные визиты проводили на 1-й, 4-й и 12-й неделях.

Измерения резонансно-частотного анализа

Стабильность имплантатов методом RFA проводилась с использованием прибора Osstell (Integration Diagnostics, Goteborg, Sweden) с Smartpeg (Integration Diagnostics, Goteborg, Sweden) - соответствующим преобразователем, подходящим для используемых имплантатов. Конечный результат измерения формируется из значений резонансной частоты по арифметическому алгоритму и представляется в форме КСИ (коэффициента стабильности имплантата). Во время измерения преобразователь Smartpeg фиксировали в протетической части имплантатов, после чего проводили регистрацию показателей со щечной, небной, мезиальной и дистальной сторон инфраконструкции. Следовательно, для каждого имплантата было получено четыре отдельных значения КСИ, из которых получали определенный среднеарифметический показатель. Регистрация КСИ проводилась непосредственно после установки имплантатов, в течение первой и четвертой недель после операции.

Статистический анализ

t-критерий для независимых выборок был использованин для определения разницы в показателях между двумя группами исследования. Для исследования взаимосвязей между группами и показателями торка был использован двухфакторный дисперсионный анализ ANOVA, а также тест Фишера. Значение р <0,05 принималось за статистически значимое. Все процедуры статистической обработки проводились в программном обеспечении Windows SPSS (версия 17.0, IBM Corp., Нью Йорк, США).

Результаты

В исследовании принимало участие 12 человек (5 мужчин и 7 женщин), возраст которых колебался в диапазоне 20-68 лет (средний показатель возраста – 44 года), и которые были распределены поровну в контрольной и исследуемой группах. В ходе эксперимента было установлено 40 имплантатов, 20 из которых были включены в группу исследования (50%), а остальные 20 – в контрольную группу (50%). Двадцать один имплантат был помещен в структуру кости 2-го типа, 19 – в структуру кости 3-го типа. Разница параметров пола, диаметра установленных имплантатов и качества костной ткани между контрольной и исследуемой группами не была статистически значимой. Осложнений в послеоперационном периоде зафиксировано не было. На момент установки имплантатов средний показатель торка в исследуемой группе составлял 31,700 ± 2,696 Нсм, а в контрольной - 30,55 ± 2,163 Нсм; значимой разницы между данными показателями в обеих группах не наблюдалось (p = 0,098). Средние значения КСИ, зарегистрированные после установки имплантатов, в контрольной группе составляли приблизительно 75,75 ± 5,552, а в исследуемой - 78,00 ± 2,828. Опять-таки, значимой разницы между исходными показателями КСИ в обеих группах не наблюдалось (р> 0,05). Средние показатели КСИ в течение первой недели после установки имплантатов в исследуемой группе повысились до 79,40 ± 2,604, а в контрольной снизились до 73,50 ± 5,226, в то время как динамика 4-ой недели продемонстрировала параметры КСИ в 78,60 ± 3,136 для исследуемой группы и 73,45 ± 5,680 для контрольной. Было определено, что различия между группами были статистически значимыми (р <0,05), а показатели КСИ, зарегистрированные в период первой и четвертой недели после установки имплантатов, были значительно выше в исследуемой группе, нежели в контрольной (фото 4).

Фото 4. Диаграмма, иллюстрирующая разницу между средними показателями КСИ в контрольной и исследуемой группах.

Уровни увеличения и уменьшения значений КСИ в разные временные периоды оценивались при помощи t-теста. В ходе анализа показателей, полученных непосредственно после установки имплантата и через 1 неделю, было отмечено, что в исследуемой группе наблюдалось увеличение параметра на 1,40 ± 1,847, в то время как в контрольной уменьшение на 2,25 ± 1,713, при чем данная разница была статистически значимой (р <0,001). Когда была оценена разница между немедленными послеоперационными показателями и измерениями, выполненными через 4 недели, то в исследуемой группе снова наблюдалось незначительное увеличение показателей на 0,60 ± 2,798, в то время как в контрольной – продолжительное их уменьшение на 2,30 ± 2,774, разница показателей снова-таки была статистически значимой (р = 0,002). Сравнивая показатели 1-ой и 4-ой недели, было отмечено, что в контрольной группе наблюдалось уменьшение на 0,05 ± 1,572, а в исследуемой на 0,80 ± 2,215, но данная разница уже не была статистически значимой (p = 0,224).

Обсуждение

Стабильность имплантатов является одним из важных параметров, определяющим время дальнейшей нагрузки конструкций и общую успешность титановых внутрикостных опор. По мнению экспертов, имплантаты, у которых КСИ на момент установки составляет меньше 49, не должны нагружаться ортопедическими конструкциям на протяжении 3-месячного периода заживления, в то время как на опоры с показателями КСИ ≥ 54 можно с уверенностью фиксировать протетические элементы. Имплантаты с низкой первичной стабильностью должны быть защищены от влияния механических травм и риска инфицирования для того, чтобы обеспечить адекватную их стабилизацию в процессе заживления раны костной ткани. В некоторых исследованиях отмечалось значительное снижение показателей КСИ через некоторое время после установки имплантатов: так, Huwiler и коллеги утверждали, что редукция параметров стабильности происходит в течение 2-4-недельного периода, в то время как Monov утверждал, что подобный эффект наблюдается уже через 4 дня после операции. В нашем исследовании снижение показателей стабильности имплантатов отмечалось в контрольной группе пациентов через 1 неделю после установки инфраконструкций. Подобные вариации параметров стабильности могут быть обусловлены динамическими процессами ремоделирования костной ткани в ходе ее заживления. В исследуемой же группе пациентов наблюдалось лишь увеличение показателей стабильности титановых опор, причем разница между показателями стабильности в контрольной и исследуемой группах была статистически значимой во время всех периодов регистрации. Данный факт может свидетельствовать о том, что концентрат CGF влияет на параметр стабильность имплантата, ускоряя процесс остеоинтеграции. При эффективном действии факторов роста происходит более быстрое заживление тканей, которое основывается на выделении биологически активных молекул из альфа-гранул, которые, в свою очередь, способствуют синтезу коллагена. Считается, что усиленный синтез коллагена играет роль в повышении сопротивляемости мягких тканей и инициации образования структуры костной мозоли. Комплексная связь клеток-тромбоцитов также обеспечивает стабильность фибриновой сетки, которая, по своей сути, является химическим аттрактантом для адгезии клеток, тромбоцитов, плазменных факторов роста, а также некоторых митогенов. PRP-концентраты, впервые представленные Marx в 1998 году, продолжают часто использоваться в ходе оперативных вмешательств в челюстно-лицевой области, особенно с целью ускорения интеграции аугментатов разного происхождения. С другой стороны, несмотря на то, что результаты множества исследований свидетельствуют о позитивном эффекте плазмы, обогащенной тромбоцитами, ряд других исследований исключает существование какого-либо вообще эффекта от подобных концентратов тромбоцитов. Согласно данным Choukroun, PRF – обогащенный тромбоцитами фибрин является представителем концентратов тромбоцитов второго поколения. В своей структуре PRF содержит лейкоциты и обогащенный фибрин, и используется для ускорения заживления раны после выполнения синус-лифта, экстракции зубов, восстановления полости кист, лечения дефектов в области фуркаций и поражения мягких тканей. Положительные эффекты продуктов крови на процесс заживления раны обосновали процесс разработки новых биоматериалов с различными концентрациями тромбоцитов. Одним из таких является концентрат факторов роста (CGF), который впервые был представлен Sacco в 2006 году. Техника забора крови для последнего аналогична таковой при получении PRF, но благодаря модификации методов центрифугирования удалось получить более плотную фибриновую матрицу, содержащую большее количество факторов роста. Местное введение CGF увеличивает выделения таких агентов, как FGF-β и VEGF, которые способствуют ангиогенезу, а также усиливает миграцию нейтрофилов, выполняя высвобождение интегрина. Было доказано, что CGF также содержит CD34-положительные клетки, которые, как сообщалось ранее, также играют роль в процессе ангиогенеза, неоваскуляризации и формирования непрерывной сосудистой сети. В одном из исследований проводилось заполнение сформированного дефекта в черепе кролика посредством CGF, PRF и PRP в исследуемой группе, в то время, как в контрольной группе – данные дефекты так ничем и не заполнялись. Гистоморфометрический анализ выявил статистически значимые различия между контрольной и исследуемой группами в процессе роста и образования новой кости в периоды 6 и 12 недель. В исследуемой группе наибольшее образование кости наблюдалось в подгруппе, где в качестве биоматериала использовали CGF, хотя данное различие с другими подгруппами не было статистически значимым. В исследовании Takeda и коллег, проведенном на крысах, было отмечено, что пролиферация клеток и дифференцировка остеобластов в клеточной культуре, обработанной CGF, были значительно выше, чем в других группах сравнения. Monov, используя PRP вокруг имплантатов, смог добиться более высоких показателей стабильности уже через 6 недель после имплантации, в то время как Kim сообщил о статистически значимом увеличении контакта кости с имплантатом при местном введением PRP вблизи области интраоссальной опоры. Основываясь на всех этих результатах, можно резюмировать, что CGF и PRF помогают ускорить процесс остеоинтеграции имплантата и положительно влияют на параметры стабилизации титановых элементов. Согласно данным исследования, CGF содержит больше факторов роста, чем другие препараты тромбоцитов. В нашем исследовании было отмечено, что CGF демонстрирует благоприятный эффект в период заживления кости в области имплантации. С другой стороны, другие публикации, подтверждающие данное мнение, пока что отсутствуют. Именно поэтому основной целью нашего исследования был анализ влияния CGF на показатели стабильности дентальных имплантатов.

Выводы

Учитывая все полученные в ходе исследования данные, мы пришли к выводу, что использование CGF помогает добиться увеличения показателей стабильности и способствует ускорению процесса осстеоинтеграции в ранний послеоперационный период. CGF оказывает положительное влияние на значения КСИ в первую и четвертую недели после имплантации, но для исследования данных эффектов на гистологическом уровне необходимо провести детализированные лабораторные исследования, которые помогут сформулировать однозначные доказательно значимые выводы по этому поводу.

Авторы: Cagasan Pirpir, Onur Yilmaz, Celal Candirli, Emre Balaban