влияние низкоинтенсивного лазерного излучения
advertisement
На правах рукописи РУВИНСКАЯ ГУЗЕЛЬ РЕНАДОВНА ВЛИЯНИЕ НИЗКОИНТЕНСИВНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ИНФРАКРАСНОГО ДИАПАЗОНА НА РЕПАРАТИВНУЮ РЕГЕНЕРАЦИЮ КОСТНОЙ ТКАНИ В ПОРИСТОЙ СТРУКТУРЕ ТИТАНОВОГО ИМПЛАНТАТА 14.00.21 - Стоматология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук Казань - 2002 Работа выполнена в Казанском государственном медицинском университете. Научный руководитель доктор медицинских наук, заслуженный деятель науки РТ, профессор Миргазизов Марсель Закеевич Научный консультант доктор медицинских наук, профессор Челышев Юрий Александрович Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор Никитин Александр Александрович; доктор медицинских наук, профессор Гиниятуллин Ирек Ибрагимович. Ведущее учреждение Самарский государственный медицинский университет Защита состоится 15 ноября 2002 г. в 9.30 часов на заседании диссертационного совета Д 208.034.02 в Казанском государственном медицинском университете (420012, Казань, ул. Бутлерова, 49). С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Казанского государственного медицинского университета (ул. Бутлерова, 496). Автореферат разослан 17 октября 2002г. Ученый секретарь диссертационного совета, доктор медицинских наук И.Д.Ситдикова ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность исследования. В последние два десятилетия происходит ускоренное развитие стоматологической имплантологии. Достижения- внутрикостной имплантации базируются на многолетних трудах многих ученых (Миргазизов М.3„ 1988; Безруков В.Н., 1998; Олесова В.Н., 1994; Параскевич В.Л., 1998; Тинерханов Ф.Т., 1995; Никитин А.А.,2000; Мелнкян М.Л., 2000; Branemaik P.J., 1985; Linkov L.I., 1993; Futami Т., 2000; и др.)- Ортопедическое лечение с использованием дентальных имплантатов представляет собой сложный взаимозависимый комплекс медикотехнических проблем, поэтому современное развитие имплантологии основывается на детальном исследовании закономерностей взаимодействия имплантатов с окружающими тканями. Несмотря на большой выбор имплантационных материалов, наибольшей биосовместимостью с костной тканью обладает титан и его сплавы. Из литературы известно, что пористая поверхность более оптимальна в обеспечении прочного соединения с костной тканью, чем гладкая или нарезная, поэтому в последнее время в медицине широкое применение получают пористые проницаемые имплантаты из титана и его сплавов (Миргазизов М.З., Гюнтер В.Э., Итин В.И., 1985; Олесова В.Н., 1986; Дудко А.С., 1992; Zeltmann H. Р., 1992; Tremblay В А 1997; и др.). Лабораторные и экспериментальные исследования показали, что после установки в костное доже пористого титанового имплантата марки ПТЭМ-2 (вне зависимости от методов стерилизации) в процессе репаративной регенерации в порах образуется костная ткань (Меликян М.Л, 2000). Но к ортопедическому протезированию с опорой на пористые имплантаты из титана можно приступить только через 6 месяцев, т.к. к этому сроку 95% пор титанового имплантата заполнено костной тканью, а содержание кальция и фосфора в костной ткани в порах имплантата не отличается от содержания этих элементов в зрелой кости. Шестимесячный срок завершения репаративных процессов костной ткани, взаимодействующей с пористыми титановыми имплантатами, имеет не только теоретическое, но и практическое значение. Это свидетельствует о нецелесообразности ранней функциональной нагрузки пористых имплантатов, следовательно, об ограниченности их применения для непосредственного протезирования на имплантатах, обрекая пациентов на долгое ожидание начала ортопедического лечения. Сокращение сроков ожидания за счет оптимизации репаративной регенерации и минерализации костной ткани в пористой структуре титанового имплантата привело бы к более раннему протезированию зубов на пористых титановых имплантатах. В настоящее время предметом ряда исследований в медицине стали лазеры - оптические квантовые генераторы, высокая лечебная эффективность которых обусловлена уникальными физическими и биологическими свойствами лазерного света (Прохончуков А.А., Жижина Н.А, 1986; Полонский А.К., 1981; Илларионов В.Е., 1992; Козлов В.И., 1993; Yamamoto Т., 1981; Каш Т. I., 1991 и др.). Известно, что наряду с противовоспалительным, противоотечным действием, нормализацией микроциркуляции, низкоинтенсивное лазерное излучение может стимулировать репарацию костной ткани (Ломницкий И.Я., 1986; Дерябин Е.И., 2001; Nagasawa A., 1987; Orikasa N.. 1989; и др.). Несмотря на то, что в последние годы лазеры стали предметом ряда экспериментальных и клинических исследований воздействия различных видов лазерного излучения на метаболизм кости, в литературе нет данных о влиянии низкоинтенсивного лазерного излучения инфракрасного (ИК) диапазона на репаративный остеогенез в пористой структуре титанового имплантата. Цель исследования: Изучить влияние низкоинтенсивного лазерного излучения инфракрасного диапазона на процесс репаративной регенерации в пористой структуре титанового имплантата. Задачи исследования: 1.Изучить влияние низкоинтенсивного лазерного излучения ИК диапазона на процесс интеграции ткани в пористую структуру титановых имплантатов. 2.Исследовать влияние низкоинтенсивного лазерного излучения ИК диапазона на процесс минерализации костной ткани в пористой структуре титановых имплантатов. 3.Выявить зависимость количества остеогенных клеток, окружающих пористый титановый имплантат, от низкоинтенсивного лазерного излучения ИК диапазона. 4.Изучить прочностные характеристики композиционного материала " титан - костная ткань" в зависимости от низкоинтенсивного лазерного излучения ИК диапазона. Научная новизна. Проведенные исследования позволили получить новые данные, имеющие теоретическое и практическое значение для дентальной имплантологии. Впервые установлено, что низкоинтенсивное лазерное излучение ИК диапазона стимулирует процесс интеграции ткани в пористую структуру титанового имппантата на ранних стадиях после имплантации. Выявлено, что низкоинтенсивное лазерное излучение ИК диапазона стимулирует процессы минерализации костной ткани, находящейся в пористой структуре титанового имплантата. Впервые показано, что через 3 месяца после лазерного облучения минеральный состав костной ткани, находящейся в пористой структуре титанового имплантата, не отличается от минерального состава зрелой костной ткани. Установлено, что низкоинтенсивное лазерное излучение ИК диапазона вызывает увеличение количества остеогенных клеток, окружающих пористый титановый имплантат, на всех сроках наблюдений в 1,5-2 раза Впервые показано, что после установки пористого титанового имплантата в костное ложе и облучения места имплантации низкоинтенсивным лазером ИК диапазона уже через 3 месяца в порах титанового имплантата образуется высокопрочный композит "титан - костная ткань", предел прочности при сжатии которого в 1,7 раза выше, чем без лазерного облучения. В ходе данного исследования разработана новая методика подготовки оссеоинтегрированных пористых имплантатов из титана для гистологического изучения, предложенная проф. Миргазизовым М.З., с использованием специального раствора для глубокого травления титана. Практическое значение. Результаты проведенных исследований свидетельствуют о потенциальной перспективности использования низкоинтенсивного лазерного излучения ИК диапазона в имплантологии. При операции имплантации с использованием пористых титановых имплантатов для оптимизации репаративной регенерации и минерализации костной ткани рекомендуется проводить облучение лазерным аппаратом АЛСКПТ - 01 "Оптодан" по схеме Прохончукова А.А. После облучения места имплантации по данной методике возможна более ранняя функциональная нагрузка пористых имплантатов, сроки ожидания пациентов начала окончательного протезирования зубов с опорой на пористые титановые имплантаты уменьшаются - до 3 месяцев. Для дальнейших исследований биологических процессов, происходящих внутри интегрированного пористого имплантата, рекомендуется использовать разработанную методику удаления пористого титана из костного блока "пористый титан - костная ткань" с использованием раствора для глубокого травления титана. Внедрение в практику. Результаты диссертационного исследования используются в учебном процессе кафедры ортопедической стоматологии, кафедры гистологии Казанского медицинского университета, кафедры терапевтической и детской стоматологии и ортодонтии Казанской государственной медицинской академии, курсах постдипломного образования для практических врачейстоматологов различного профиля и научных работников КГМУ, КГМА. Основные положения, выносимые на защиту. 1.Низкоинтенсивное лазерное излучение ИК диапазона стимулирует процессы интеграции и минерализации ткани в пористой структуре титановых имплантатов. 2.Низкоинтенсивное лазерное излучение ИК диапазона увеличивает количество остеогенных клеток, окружающих пористый титановый имплантат. 3.Низкоинтенсивное лазерное излучение ИК диапазона приводит к увеличению прочностных характеристик композиционного материала "титан - костная ткань". Апробация работы. Основные положения и материалы диссертации доложены и обсуждены на: Всероссийской научно-практической конференции "Лазеры в медицине: диагностика, лечение и реабилитация", г. Казань (2000г.); Научно-практической конференции стоматологов республики Татарстан, г. Казань (2002г.); совместном заседании кафедры ортопедической стоматологии, терапевтической стоматологии и челюстно-лицевой хирургии Казанского государственного медицинского университета. Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 5 работ, отражающих основное содержание диссертации. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, 4 глав собственных исследований, обсуждения результатов, выводов и списка использованной литературы. Работа содержит 140 страниц машинописного текста, имеет 38 рисунков и 8 таблиц. Список литературы включает 141 наименование, из которых - 101 русскоязычные и 40 иностранные работы. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Материал и методы исследования. В качестве имплантатов использовали 176 образцов пористого титана цилиндрической формы диаметром и высотой по 4 мм, изготовленных из порошка титана марки ПТЭМ-2, частицы которого имеют сложную геометрическую (кораллообразную) форму. Для получения имплантатов использовалась технология изготовления пористых проницаемых спеченных имплантатов из титана (разработанная Миргазизовым М.З., Меликяном М.Л., Итиным В.И.). Фракции порошка с размерами частиц 400-315 мкм и 315-200 мкм смешивали в равных соотношениях и сушили в вакуумном сушильном шкафу в течение 6 часов при температуре 5070°С для удаления влаги. Спекание пористых образцов из титана проводили в режиме: TI = 960 °С; t1=2ч;T2= 1350°C; 12=4ч, при вакууме 10(-4) мм рт. ст. Для спекания использовалась вакуумная установка КРФ-КЛФ. После спекания определяли пористость образцов расчетным и гидростатическим методами согласно ГОСТ 18898-89 и распределение пор по размерам. При смешивании 2-х фракций порошков при размере частиц от 400 мкм до 200 мкм в равных долях с последующим спеканием, открытая пористость составила 43%, а общая пористость составила 72%, распределение пор по размерам - от 60 до 410 мкм. Было установлено, что после спекания пористого титанового имплантата образуются крупные (более 200 мкм), средние (100-200 мкм) и мелкие (менее 100 мкм) открытые сквозные и открытые тупиковые поры, которые сообщаются с помощью множества узких и широких каналов. Переустановкой в костное ложе пористые титановые имплантаты подвергали "'обязательной стерилизации, которую проводили вакуумно-сухожаровым методом, разработанному Меликяном М.Л, Миргазизовым М.З., Абдулсабировым Р.Ю.: при Т-2000 С в течение одного часа при вакууме 10(-1) мм.рт.ст. Образцы пористого спеченного титана разделили на две группы и имплантировали в кости таза 22 кроликов при соблюдении правил асептики и антисептики. Экспериментальному животному под внутривенным тиопенталовым наркозом (из расчета 35 мг на 1 кг массы тела) производили разрез кожи в области тазовой кости 6-7 см, отслаивали мягкие ткани, под постоянным охлаждением операционного поля изотоническим раствором высверливали кость (скорость вращения бора - 3000 об/мин). Затем отверстия расширяли до 4 мм в диаметре, внутрикостное ложе промывали изотоническим раствором, устанавливали пористый титановый имплантат. После операции рану ушивали и вводили бициллин из расчета 500 ЕД на кг массы животного. В контрольной серии в костное ложе имплантировали пористые титановые имплантаты без лазерного облучения. В опытной серии в костное ложе имплантировали пористые титановые имплантаты с облучением. В качестве источника лазерного излучения использовали аппарат лазерный полупроводниковый стоматологический физиотерапевтический АЛСКПТ - 01 "Оптодан", изготовленный на основе импульсного полупроводникового инжекционного лазера, излучающего в ближней инфракрасной области спектра (длина волны 0.85 -0.98 мкм, частота до 2-3 кГц, мощность до 4 Вт, длительность импульса -40-100 не). Облучение низкоинтенсивным лазером " Оптодан " проводили по схеме Прохончукова А. А.: - до операции проводили три сеанса облучения области имплантации на первом канале (по две минуты на поле, ежедневно); - после операции проводили семь сеансов облучения области имплантации на первом канале (по две минуты на поле, ежедневно). Животных выводили из эксперимента способом воздушной эмболии через 7,14,21 день, 1,3 и 6 месяцев. После выведения животного из опыта вычленяли кости таза, выпиливали костный блок с интегрированным титановым имплантатом на расстоянии 7-10 мм от края имплантата, полученные костные фрагменты помещались в 1 % р-р глутарового альдегида на фосфатном буфере (рН - 7,2-7,3). Обезвоживание ткани проводили в спиртах восходящей концентрации и в ацетоне после предварительной вакуумной обработки. После этого была проведена четырехэтапная пропитка в эпоксидных смолах с последующей заливкой в "Эпон -812". Далее были изготовлены шлиф и аншлиф имплантатов с костной тканью, проводили сканирующий электронно-микроскопический анализ шлифов, спектральное исследование химических элементов, находящихся в порах имплантата. Полученные препараты просматривали и анализировали в электронном микроскопе с применением микрозондового рентгено-спектрального анализа (X-ray electron probe analysis). Работа выполнялась на растровом электронном микроскопе РЭММА-202М, оснащенном энергодисперсионным спектрометром. Для изучения динамики интеграции ткани в титановых имплантатах проводили морфометрический анализ электронограмм шлифов. Для этого определяли общую площадь пор на электронограмме (при х100) и вычисляли уровень заполнения пор электронно-плотным материалом (в %). Описанным методом была проведена морфометрия на всех сроках для имплантатов контрольной группы и после лазерного облучения. Проводя морфометрический анализ при х500, вычисляли коэффициент длины контакта, который определялся как отношение всей длины пор, контактирующих с тканью, ко всей возможной для контакта длине пор. Описанным методом была проведена морфометрия на сроках 3 и 6 месяцев для имплантатов как контрольной, так и опытной групп. Препараты костного блока с интегрированным пористым титановым имплантатом, предназначенные для гистологического исследования (48 образцов), предварительно декальцинировали в 10% р-ре HNO3 по Шафферу в течение 5-7 суток, извлекали имплантат, а затем заливали в парафин и изготавливали срезы толщиной 8-9 мкм, которые окрашивали гемотоксилином и эозином, а также по Шморлю. Изучение и фотосъемка препаратов осуществлялась на микроскопе "Jenaval". Таблица 1. Материалы, методы, объем исследований Экспериментальные животные -22 кроликов-самок Имплантировано- 176 образцов пористых титановых имплантатов 108 костных сканирующий Морфометрический анализ электронограмм шлифов: 1. блоков с электронновычисление уровня интеграции пор электронно-плотным интегрирован- микроскопический материалом - морфометрия на всех сроках наблюдений ным пористым анализ шлифов для имплантатов контрольной и опытной групп; 2. титановым определение коэффициента длины контакта (отношение имплантатом всей длины пор, контактирующих с тканью, ко всей возможной для контакта длине пор) - морфометрия на сроках 3 и 6 месяцев для имплантатов контрольной и групп.содержания химических элементов кальция, спектральное иссле- опытной Определение дование химических фосфора (в относительных единицах), находящихся в порах элементов, находя- имплантата на всех сроках наблюдений для имплантатов щихся в порах контрольной и опытной групп. имплантата получение 48 костных Измерение среднего количества остеогенных клеток на гистологических блоков с единицу площади новообразованной ткани (с интегрирован- препаратов костной использованием специальной микросетки, помещаемой в ным пористым ткани, окружающей окуляр) - на сроках 14, 21 день, 1 и 3 мес для имплантатов пористый титано- контрольной и опытной групп. титановым вый имплантат имплан-татом 20 костных механические Определение истинных напряжений при сжатии, предела блоков с испытания на прочности при сжатии и относительной деформации интегрирован- сжатие на машине композиционного материала "титан - костная ткань" через 3 ным пористым "Инстрон 1185" по месяца в контрольной и опытной группах. титановым ГОСТ25.503-80. имплантатом Результаты исследования. После введения пористого проницаемого титанового имплантата в костное ложе и обработки места имплантации лазерным излучением уже на 7 день эксперимента в самых крупных порах титанового имплантата появляются участки электронно-плотного материала (ЭПМ). Процесс образования ткали наблюдается в основном в глубоких крупных сквозных порах, которые сообщаются с другими порами с помощью множества узких и широких канальцев. В мелких и средних порах на 7-й день данный процесс не наблюдается. Морфометрический анализ показал, что на данном сроке ЭПМ наблюдается в 25% пор. В контрольной группе на этом сроке также наблюдается образование ткани в крупных открытых сквозных порах, одновременно идет процесс прорастания ткани в поверхностные поры титанового имплантата. Морфометрический анализ показал, что в этой группе ЭПМ интегрировал 18,7% пор. Следовательно, уже на 7 день после лазерного облучения интеграция ткани в пористой структуре титанового имплантата на 33,7% выше, чем в контрольной группе. На 14-й день имплантации в опытной группе продолжается процесс образования ткани в глубоких крупных, средних и мелких порах. Одновременно с наружной поверхности титанового имплантата идет процесс прорастания ткани в поверхностные крупные, средние и мелкие поры имплантата. На данном сроке уже 353% пор титанового импяантата интегрировано ЭПМ. В контрольной группе в глубоких порах продолжается процесс образования ткани, но еще остаются участки в крупных порах, незаполненные ЭПМ. С наружной поверхности титанового имплантата продолжается процесс интеграции ткани в поверхностные крупные и средние поры. Через 14 дней после имплантации степень интеграции ЭПМ составила 26,2%. Таким образом, исследования показали, что к этому сроку уровень интеграции пористой структуры титанового имплантата новообразованной тканью на 34,7% выше после лазерного облучения, чем в контрольной группе. Чере4 21 день после имплантации и лазерного облучения ткань увеличивается в объеме: многие поверхностные и глубокие крупные и средние интегрированы, но в крупных порах еще имеются незаполненные участки. В поверхностных порах преобладает процесс прорастания ткани с наружной поверхности имплантата, во внутренних порах идет как прорастание, так и образование ткани. Морфометрический анализ показал, что на этом сроке после имплантации 48% пор титанового имплантата заполнено ЭПМ. В-Контрольной группе поверхностные крупные и средние поры продолжают интегрироваться тканью, также в самых крупных порах остаются незаполненные участки. Одновременно продолжается процесс образования ткани и в других участках - в глубоких порах среднего размера. Морфометрический анализ показал, что через 21 день 39% пор титанового имплантата интегрировано новообразованной тканью. Так, через 21 день степень интеграции при лазерной обработке выше на 23%, чем в контрольной группе. Через один месяц после имплантации и лазерного облучения все поверхностные крупные и средние поры интегрированы ЭПМ, одновременно в глубоких, узких и мелких порах продолжается его образование. Ткань в порах титанового имплантата гомогенна, не отличается по своему цвету от костной ткани, окружающей имплантат, ткань плотно прилегает к поверхности имплантата, процесс взаимодействия ткани с поверхностью пористого проницаемого имплантата идет по типу сквозной остеоинтеграцки. Исследования показали, что через 1 мес. после имплантации и обработки места имплантации низкоинтенсивным лазерным излучением ИК диапазона 61,2% пор интегрировано ЭПМ. На контрольном препарате к этому сроку видно, что произошло отторжение имплантата, имеется четкая граница на месте взаимодействия стенок имплантата с тканью, ткань негомогенной структуры, не контактирует с поверхностью пор. При этом 51% пор заполнено ЭПМ. Через 1 месяц после имплантации в опытной группе пор, интегрированных тканью, становится на 20 % больше, чем в контрольной группе. Уже через 3 месяца после имплантации и лазерного облучения четко видно, что почти вся пористая структура титанового имплантата интегрирована новообразованной тканью, которая проросла во все поверхностные и образовалась во внутренних порах. Костная ткань вокруг имплантата по цвету не отличается от ткани внутри пор, между поверхностью пор и тканью не наблюдается никакого промежуточного слоя, т.е. процесс взаимодействия ткани с пористым проницаемым титановым имплантатом идет по типу сквозной остеоинтеграции как на поверхности, так и глубоких порах. Изучая степень интеграции ЭПМ в пористой структуре титанового имплантата в зависимости от лазерного излучения, было установлено, что через 3 месяца после лазерного облучения заполнено 71% пор. В контрольной группе этого срока вся пористая структура титанового имплантата, за исключением крупных единичных пор, интегрирована тканью, которая непосредственно взаимодействует со стенкой имплантата без образования промежуточного слоя, по цвету также не отличается от зрелой кости, окружающей имплантат. Уровень интеграции ЭПМ в порах титанового имплантата через 3 месяца - 64%. Следовательно, через 3 месяца после имплантации и лазерного облучения степень интеграции пор титанового имплантата тканью выше на 11%, чем в контрольной группе. На конечном сроке нашего эксперимента (через 6 месяцев после операции) в опытной группе ЭПМ практически заполнил все поры титанового имплантата, ткань гомогенна, процесс взаимодействия ЭПМ с поверхностью пористого проницаемого имплантата идет по типу сквозной остеоинтеграции одинаково во всех порах. Морфометрический анализ показал, что через 6 месяцев ткань интегрирована в 86% пор. В контрольной группе ткань интегрировала все поры титанового имплантата, только в единичных порах нет новообразованной ткани. Процент интеграции пор титанового имплантата на данном сроке - 80%. К 6 месяцу эксперимента уровень интеграции пор титанового имплантата на 7,5% выше после лазерного облучения, т.е. степень интеграции ткани в обеих группах уже отличается незначительно. Морфометрический анализ также показал, что через 3 месяца в опытной группе коэффициент длины контакта ткани составил 47,3%, а в контрольной группе - 36,8%. Через 6 месяцев в опытной группе коэффициент длины Контакта составил 93%, а в контрольной группе - 86,4%. Так, длина контакта ткани с поверхностью пор титанового имплантата в опытной группе увеличивается: через 3 месяца коэффициент длины контакта ткани ко всей возможной длине пор на 28,5% выше после лазерного облучения, а через 6 месяцев этот показатель в опытной группе выше на 7,6%, чем в контрольной. В результате наших исследований установлено, что низкоинтенсивное лазерное излучение ИК диапазона стимулирует процесс интеграции ткани в пористую структуру титанового имплантата, а также увеличивает длину контакта ткани с поверхностью поры титанового имплантата. Метод энергодисперсионного спектрального анализа биологических процессов в пористых структурах проницаемых имплантатах позволил нам установить концентрацию химических элементов, что было необходимо при выполнении второй задачи нашего исследования изучения влияния низкоинтенсивного лазерного излучения ИК диапазона на процесс минерализации костной ткани в пористой структуре титановых имппантатов. В результате исследования было установлено, что на седьмой день имплантации в порах не определяются ни кальций, ни фосфор. Но уже на 14 день после имплантации в опытной группе в порах имплантата появляются кальций и фосфор, содержание которых составляет соответственно 41,6% и 51,5% от содержания этих элементов в зрелой костной ткани. В контрольной группе к этому времени содержание кальция и фосфора в порах титанового имплантата ниже: выявляется 36% кальция и 31,5% фосфора от содержания в зрелой костной ткани. Через 21 день после лазерного облучения содержание кальция составляет уже 77%, а фосфора - 64% от содержания в зрелой костной ткани. В контрольной группе.выявляется только 64% кальция и 59% фосфора от содержания в зрелой коетаой ткани. Через 1 месяц после лазерного облучения содержание кальция не изменилось, уровень же фосфора увеличился до 77% от содержания в зрелой костной ткани. В контрольной группе содержание кальция также не изменилось, фосфор составил 68% от содержания в зрелой костной ткани. Через 3 месяца после имплантации в опытной группе содержание кальция не отличается от минерального состава зрелой костной ткани, а содержание фосфора составляет 97,7% от содержания в зрелой костной ткани (Рис1). В контрольной группе уровень кальция и фосфора составляет только 72% и 68% от содержания этих элементов в зрелой костной ткани. Рис 1. Энеогодиспеосионный спеют интактной тазовой кости кролика На конечном сроке нашего эксперимента (6 месяцев) в опытной группе содержание кальция и фосфора остается на уровне содержания этих элементов в зрелой костной ткани. В контрольной группе через 6 месяцев содержание кальция и фосфора приближается к минеральному составу зрелой костной ткани и составляет соответственно 97,2% и 98,1% от содержания этих элементов в зрелой кости. Результаты исследований свидетельствуют, что низкоинтенсивное лазерное излучение РЖ диапазона стимулирует процессы минерализации и к 3 месяцам минеральный состав костной ткани, находящейся в порах титанового имплантата, не отличается от минерального состава зрелой костной ткани. Рис. 2. Энергодисперсионный спектр содержимого пор титанового имплантата через 3 месяца после имплантации (после лазерного облучения) В ходе гистологического изучения препаратов костной ткани, окружающей пористый титановый имплантат, было установлено, что через 14 дней после имплантации и лазерного облучения в ткани преобладают клеточные предшественники остеогенеза, наблюдается незначительное количество клеток в состоянии терминальной дифференцировки на фоне повсеместно распространенных волокон неоформленной соединительной ткани. В исследуемых блоках присутствует неизмененная пластинчатая ткань; на стороне, обращенной к имплантату, имеются трабекулы дегенерирующей костной ткани. Вокруг фрагментов распадающихся трабекул видны участки новообразованной ткани. Значение среднего количества клеток на единицу площади в опытной группе -3,72+1,002. Через 14 дней после введения имплантата в контрольном материале выявлено, что в костных трабекулах присутствуют полости, заполненные различными лейкоцитами. Наряду с нормальными трабекулами имеются участки резорбируемой костной ткани, а также зоны новообразованной ткани. Тем не менее, существенных различий морфологической картины в опытной и контрольной группе не наблюдается. В контрольной группе площадь, занимаемая новообразованной тканью, значительно меньше при примерно равном значении среднего количества клеток (значение среднего количества клеток на единицу площади/ контрольной группе - 2,38+0,259). Результаты статистической обработки показали, что изменения в опытной и контрольной группе на этом сроке достоверны (t=l,29, p<0,05). Установлено, что среднее количество остеогенных клеток на единицу площади в опытной группе на сроке 14 дней в 1,5 раза больше, чем в контрольной. Через 21 день после имплантации в опытной группе на препаратах видны участки морфологически неизмененной кости наряду с фрагментами резорбируемой костной ткани. Вокруг фрагментов дегенерирующих трабекул имеется новообразованная ткань. Заметно увеличение количества клеточных элементов, а также увеличение объема новообразованной ткани в сравнении с контрольной группой. Значение среднего количества клеток на единицу площади на сроке 21 день в опытной группе - 9,57±0,642. Через 21 день после имплантации (контрольная группа) отмечается продолжение дегенеративного процесса. В образцах присутствуют различного размера фрагменты трабекул дегенерирующей костной ткани, окруженные рыхлой волокнисто-ячеистой тканевой структурой с многочисленными эритроцитами, макрофагами, лейкоцитами. Рядом с фрагментами дегенерирующих трабекул видны участки новообразованной ткани. Значение среднего количества клеток на единицу площади на сроке 21 день в контрольной группе - 4,69±0,328. Статистическая обработка результатов показала, что через 21 день после имплантации значение среднего количества клеток на единицу площади в опытной группе достоверно выше, чем в контрольной группе (t = 6,76, р<0,05). Было установлено, что среднее количество остеогенных клеток на единицу площади в опытной группе в 2 раза больше, чем в контрольной. Через 1 месяц в опытной группе по-прежнему отмечаются небольшие очаги разрушаемой костной ткани. Одновременно встречаются большие скопления гипертрофированных хондроцитов. Наряду с формированием ориентированных волокон обнаруживаются участки уплотнения тканевого матрикса разнообразной формы - центры формирования молодых костных структур. Значение среднего количества клеток на единицу площади на этом сроке в опытной группе - 6,73±0,406. Через 1 месяц в контрольной группе на препаратах видны трабекулы зрелой кости, которые переходят в формирующиеся балки из новообразованной костной ткани, содержащей многочисленные кровеносные сосуды. Между формирующимися трабекулами видны области гиалинового хряща. Значение среднего количества клеток на единицу площади на сроке 1 месяц в контрольной группе - 3,99±ОД63. Количественное изменение клеток статистически достоверно (t=5,67, р<0,05). Результаты исследований показали, что, среднее количестве остеогенных клеток на единицу площади в опытной группе в 1,7 раза больше, чем в контрольной. Через 3 месяца после низкоинтенсивного лазерного облучения ИК диапазона в изучаемой ткани видны крупные и мелкие трабекулы зрелой кости, переходящие в менее упорядоченную новообразованную костную ткань, содержащую округлые остеоциты. В опытной группе значение среднего количества клеток на единицу площади составляет 12,06+0,915. Через 3 месяца после введения имшшнтата (контрольная группа) в исследуемом образце видны фрагменты костных трабекул. Ткань центральной части трабекул содержит многочисленные округлые остеоциты. В участках формирующейся кости выявлены образующиеся вокруг сосудов концентрические костные пластинки будущих остеонов; между пластинками - веретеновидной формы остеоциты. В контрольной группе на данном сроке значение среднего количества клеток составляет 6,15±0,316. Результаты статистической обработки показали, что изменения в опытной и контрольной группе на сроке 3 месяца достоверны (t=6.1, р<0.05). Таким образом, среднее количество остеогенных клеток на единицу площади в опытной группе в 2 раза больше, чем в контрольной (табл. 2). Таблица 2. Влияние низкоинтенсивного лазерного излучения инфракрасного диапазона на количество остеогенных клеток, окружающих пористый титановый имтантат Сроки после имплантации Количество клеток на 1 квадрат при лазерном облучении (опытная группа) Количество клеток на 1 квадрат' без облучения (контрольная группа) 14 ДНЕЙ 21 ДЕНЬ 1 МЕСЯЦ 3 МЕСЯЦА 3,72±1,002* 9,57±0,642* 6,73±0,406* 12,06±0,915* 2,38±0,259 4,69±0,328 3,99±0,263 6,15±0,316 *- р<0,05 при сравнении с контрольной группой на данном сроке Так, зона остеоинтеграции при наличии остеогенеза, при котором происходит физикохимическая связь имшшнтата с костной тканью, доступна процессам физиологической регенерации и ремоделирования и регулируется низкоинтенсивным лазерным излучением ИК диапазона, С помощью патогенетического лечебного действия низкоинтенсивного лазерного света ИК диапазона можно стимулировать процессы репаративной регенерации костной ткани, окружающей пористый титановый имплантат, что выражается в увеличении количества остеогенных клеток, окружающих пористый титановый имплантат, на всех сроках наблюдений (от 14сут. до 3 мес.) в 1,5-2 раза. Учитывая тот факт, что имплантат должен выдерживать значительную механическую нагрузку во время акта жевания, одной из задач нашего исследования явилось изучение влияния низкоинтенсивного лазерного излучения ИК диапазона на прочностные характеристики композиционного материала " титан - костная ткань". Было установлено, что через 3 месяца предел прочности композиционного материала " титан - костная ткань" в контрольной группе (без облучения) составил 5,2 кг/мм2 при относительной деформации-30,8%. А предел прочности композиционного материала " титан костная ткань" после стимуляции лазерным излучением составил 9,05 кг/мм2 при относительной деформации 26,3%. Следовательно, низкоинтенсивное лазерное излучение ИК диапазона к 3 месяцам приводит к увеличению прочностных характеристик композиционного материала "титан — костная ткань " на 74%. Анализ полученных данных имеет большое практическое значение, т.к. позволяет пересмотреть сроки окончательного протезирования зубов на пористых титановых имплантатах: не через 6 месяцев, а через 3 месяца после имплантации. ВЫВОДЫ 1.Низкоинтенсивное лазерное излучение ИК диапазона стимулирует процесс интеграции ткани в пористую структуру титанового имплантата на ранних стадиях после имплантации: -на 7 сутки после имплантации уровень интеграции ткани в опытной группе на 33,6% больше, чем в контрольной, а через 6 месяцев разница составляет всего 7,5%; -через 3 месяца после имплантации, коэффициент длины контакта ткани ко всей возможной длине пор на 28,5% выше после лазерного излучения, а через 6 месяцев, этот показатель в опытной группе выше на 7,6%, чем в контрольной. 2.Низкоинтенсивное лазерное излучение ИК диапазона стимулирует процессы минерализации костной ткани, находящейся в пористой структуре титанового имплантата, и к 3 месяцам минеральный состав костной ткани не отличается от минерального состава зрелой костной ткани. 3.Низкоинтенсивное лазерное излучение ИК диапазона вызывает увеличение количества остеогенных клеток, окружающих пористый титановый имплантат, на всех сроках наблюдений (от 14 дней до 3 мес.) в 1,5-2 раза. 4.Низкоинтенсивное лазерное излучение ИК диапазона, способствуя репаративной регенерации и минерализации костной ткани в пористой структуре титанового имплантата марки ПТЭМ-2, к 3 месяцам приводит к увеличению прочностных характеристик композиционного материала "титан - костная ткань " на 74%. 5.С целью подготовки костной ткани о интегрированным пористым титановым имплантатом к гистологическому исследованию разработана новая методика удаления пористого титана из костного блока "пористый титан — костная ткань" с использованием раствора для глубокого травления титана: - 40% р-р плавиковой кислоты 200г.; - металлический цинк 100г.; - этиленгликоль 800г. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 1.При операции имплантации пористых титановых имплантатов (после вакуумносухожарового метода стерилизации) рекомендуем применять низкоинтенсивное лазерное излучение ИК диапазона, облучение проводить аппаратом АЛСКПТ - 01 "Оптодан", по схеме Прохончукова А.А.: - до операции проводить три сеанса облучения области имплантации на первом канале (по две минуты на поле, ежедневно); - после операции проводить семь сеансов облучения области имплантации на первом канале (по две минуты на поле, ежедневно). 2.После облучения места имплантации низкоинтенсивным лазером ИК диапазона к окончательному протезированию зубов с опорой на пористые титановые имплантаты можно приступать через 3 месяца. 3.Разработанную методику удаления пористого титана из костного блока "пористый титан - костная ткань" рекомендуется использовать для дальнейших исследований биологических процессов, происходящих внутри интегрированного пористого имплантата. Работы, опубликованные по теме диссертации 1.Рувинская Г.Р. Значение лазерного воздействия на остеоинтеграционные процессы при дентальной имплантации. // Лазеры в медицине: диагностика, лечение и реабилитация: Сборник материалов всероссийской научно-практической конференции. Казань, 2000.- С. 90-91. 2.Миргазизов М.З., Рувинская Г.Р., Абдулсабиров Р.Ю., Шакеров И.И. Методика подготовки по Миргазизову оссеоинтегрированных пористых имплан-татов из титана и его сплавов с памятью формы для гистологического изучения // Стоматология для всех. International Dental Review, 2002. - №2. -С. 24-25. 3.Миргазизов М.Э., Челышев Ю.А., Рувинская Г.Р., Забаева Н.В. Влияние низкоинтенсивного лазерного излучения инфракрасного диапазона на репара-тивную регенерацию костной ткани вокруг пористого титанового имплантата// Научно-практическая конференция стоматологов республики Татарстан. Казань, 2002.-'С. 83-86. 4.Рувинская Г.Р. Предклиническое обоснование применения низкоинтенсивного лазерного излучения инфракрасного диапазона при дентальной имплантации // Казанский медицинский журнал. - 2002. - № 6. - С. 440-441. 5.Миргазизов М.З., Меликян М.Л., Рувинекая Г.Р., Абдулсабиров Р.Ю., Забаева Н.В. Влияние низкоинтенсивного лазерного излучения инфракрасного диапазона на процесс заполнения тканью пористой структуры титановых имплантатов на ранних стадиях после имплантации: // Материалы конференции, посвященной памяти профессора В.В.Паникаровского. М., 2002. -С. 11М14.
