eng
Содержание
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Некоторые дефиниции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Постановка вопросов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Глава 1. Взаимоотношения живого и мертвого и их интеграция . . . . . . 11
Глава 2. Имплантация и имплантаты. Теоретические основы. . . . . . . . 18
Имплантаты и имплантационные материалы. Типы,
биологическая активность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Экспериментально-морфологическое исследование остео-
генеза в области инокуляции в костную ткань гидро-
ксиапатита и его композиций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Композиции на основе коллагена и ГА. . . . . . . . . . . . . 23
Исследование интеграции гранул Алгипора в костную
ткань . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Полимерные материалы, экспериментально-теоретическое
обоснование к применению . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Исследование интеграционных процессов при им-
плантации в костную ткань резорбируемых поли-
мерных материалов на основе гликолевой и молоч-
ной кислот. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Взаимодействие имплантационного материала из по-
лилактида различной пористости с костной тканью . . 73
Исследование процессов остеогенеза в периимпланта-
ционной зоне при введении в костную ткань не-
резорбируемых имплантационных материалов . . . . . . 87
Имплантаты из металлов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Глава 3. Механизмы интеграции имплантатов в костную ткань . . . . . 103
Послесловие. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
ВВЕДЕНИЕ
Оглядываясь назад, удивляешься тому, как
мало они знали о природе взаимодействий
между мертвым и живым, хоть из этих взаи-
модействий и происходили все мыслимые
блага и несчастья их недолгого бытия.
Из неопубликованной рукописи «Грустные
мысли о великой пользе эмпирического опы-
та». Неизвестный мыслитель XXV века.
Медицина — это та, пожалуй, самая удивительная и единствен-
ная область деятельности человека, где мертвая субстанция ак-
тивно и сознательно в его благо внедряется в живую плоть, под-
час приближаясь к тому, чтобы стать ее частью.
Обращаясь к этой теме, трудно не преклониться перед теми
огромными успехами, которых достигли медицинская наука и
клиника в лечении самых различных заболеваний с применени-
ем имплантатов, эндопротезов, различных технических приспо-
соблений и искусственных субстанций, не просто замещающих
в организме больного утраченные или нефункционирующие тка-
ни и органы, а выполняющих присущие им функции.
И, тем не менее, следует констатировать, что основные до-
стижения в этой области относятся к сугубо эмпирической сфе-
ре клиники. Многие проблемы теоретического плана еще ждут
своего решения. Особенно это утверждение оправдывает себя в
отношении дентальной имплантологии, челюстно-лицевой хи-
рургии, травматологии и ортопедии, где наиболее широко при-
меняются имплантаты, различного вида костные фиксаторы, а
также имплантационные материалы.
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
Анализ литературы свидетельствует о том, что многие кар-
динальные вопросы природы взаимодействия имплантатов/им-
плантационных материалов и периимплантационной ткане-
вой среды остаются открытыми, что в немалой степени связа-
но с тем, что они относятся к сфере медико-биологических
наук.
Отметим, что и сами клиницисты недостаточно четко фор-
мулируют задачи, которые следует поставить перед научным по-
иском.
Кстати и в их «собственном хозяйстве» не все благополучно.
Даже в таких вопросах, как дефиниции, номенклатура, класси-
фикации и формальный язык общения между специалистами,
работающими в области имплантологии и челюстно-лицевой хи-
рургии, на сегодняшний день не существует должного едино-
мыслия.
Главными и, на наш взгляд, ключевыми нерешенными проб-
лемами этой области теоретического знания являются:
• что представляет собой по своей сути (а не одним лишь
внешним признакам) интеграция имплантатов/импланта-
ционных материалов в костную ткань;
• каковы ее механизмы.
Первый вопрос требует, помимо медико-биологического
подхода к решению, методологической трактовки, второй отно-
сится к сфере фундаментальных наук.
Некоторые дефиниции
Поскольку в специальной литературе в отношении целого ряда
терминов и дефиниций до сего дня отсутствует должное едино-
образие, мы сочли необходимым, прежде чем перейти к рас-
смотрению предмета нашего исследования, оговорить их смыс-
ловое наполнение в контекстах данного труда.
Имплантаты (медицинского назначения) — любые приспособ-
ления, устройства или материалы, внедряемые в тело человека
(имплантированные) в лечебных целях, обычно для восстанов-
ления полностью или частично утраченной структуры и/или
функции. Как «неживые» объекты — жесткие конструкции: ден-
тальные имплантаты, костные фиксаторы, стенты для сосуди-
Введение 5
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
стой коррекции, эндопротезы, носители лекарственных препара-
тов, костнопластические материалы, так и «живые» субстраты,
каковыми являются трансплантаты, а также комбинации первых
и вторых (биоинженерные конструкции, гибридные импланта-
ты) [44, 155].
Трансплантат — это орган, ткань или клетка/клетки, исполь-
зуемые для пересадки в организм реципиента с целью замены
поврежденной части тела.
Имплантационные материалы — субстрат имплантатов.
Костнопластические материалы — имплантационные матери-
алы, получаемые с применением современных технологий из
биологических источников и с помощью синтеза, а также по-
лимерные материалы, биоситаллы и т. д., которые используют
в целях хирургического замещения костных дефектов и вос-
становления целостности костей и непрерывности костной тка-
ни.
Классификация костнопластическихматериалов по химической
структуре:
• на основе гидроксиапатита: Остеограф/LD, Остеограф/D,
Остеграф/N, ПермаРидж, Интерпор, Остим-100, Био-Осс,
Остеомин, БиоГен [48];
• на основе трикальцийфосфата: Cerasorb, KSI, Bioresorb,
Ossaplast, Ceros, Biogran, Poresorb — TCP;
• на основе сульфата кальция: Капсет;
• на основе коллагена: Navigraft, Targobone, Colloss, Tutodent,
Ossix;
• на основе гидроксиапатита и трикальцийфосфата: Frios,
Algipore;
• на основе гидроксиапатита и коллагена: Стимулосс, Био-
матрикс-имплант, Гапкол, Колапан, Пародонкол [1, 15,
57];
• на основе гидроксиапатита, трикальцийфосфата и коллаге-
на: Гидроксиапол, Колапол [5];
• на основе коллагена и гликозаминогликанов: Алломат-
рикс-имплант;
• на основе гидроксиапатита, коллагена и гликозаминогли-
канов: Остеоматрикс, Биоматрикс, Биоимплант [2, 34, 47];
• на основе полимеров молочной и гликолевой кислот: Fisiograft,
EpiGuid, Gore Resolut, Gore Osseoquest;
6 Проблемы интеграции имплантатов в костной ткани
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
• на основе биологически активного стекла: Периоглас,
Биосит Ср-Элкор [8];
• на основе синтетического пептида и гидроксиапатита: Pep-
Gen P-15;
• на основе морфогенетических белков: BMP-7; rhBMP-2
[92].
Интеграция (от лат. integrum — целое) в общем случае обо-
значает объединение, взаимопроникновение, единство части и
целого.
Интеграция в биологии и медицине определяет биологически
рациональное объединение функций структурно дискретных ча-
стей живого организма, осуществляющих его функционирова-
ние как единого целого.
Интеграция имплантатов/имплантационных материалов — это
процесс их включения в систему внутриорганизменных и внут-
ритканевых взаимодействий, при которых не наступает эффек-
тов отторжения. При этом хирургически введенные в тканевую
среду имплантаты или костнопластические материалы берут на
себя функциональную нагрузку, соответствующую их целевому
назначению.
На наш взгляд, как биологическое явление интеграцию имп-
лантата в тканевую среду следует рассматривать как динамиче-
ский процесс взаимодействия живого и мертвого, при котором
достигается равновесие процессов адаптации и комплекса гоме-
остатических реакций, делающих возможным существование си-
стемы мертвое — живое, как единого целого.
Можно назвать, по меньшей мере, 3 неоспоримых критерия,
которые характеризуют интеграцию имплантата/имплантацион-
ного материала в тканевую среду «как медицинский факт».
• Первый, уже названный и, пожалуй, один из принципи-
ально важных: отсутствие реакций отторжения, выражаю-
щихся в развитии воспаления в периимплантационной
зоне, местных некротических изменений, а также систем-
ных проявлений, таких как аллергические и иммунные ре-
акции.
• Формирование в области контакта имплантат/имплантаци-
онный материал — тканевая среда морфо-функциональных
детерминант интеграционного процесса: это может быть
соединительнотканная прослойка или костное либо косте-
Введение 7
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
подобное вещество, когда в качестве тканевого реципиента
выступает кость (остеоинтеграция).
• И, наконец, относительная стабильность на определенном
отрезке времени указанных выше морфо-функциональных
детерминант, как отражения динамически равновесной
биосистемы.
Кстати, с точки зрения этих критериев мы можем рассматри-
вать процесс деградации биорезорбируемых материалов в ткане-
вой среде как проявление интеграции с одновременным замеще-
нием новообразованной костной тканью.
Остеоинтеграция. Соединение костных структур периимплан-
тационной зоны с имплантатом посредством образования кост-
ной или костеподобной субстанции на его поверхности [16, 39,
43, 68, 156].
Остеокондуктивные материалы. Остеопластические материалы
в силу своей инертности сами по себе не вызывают индукции
остеогенетического процесса, однако при имплантации они игра-
ют роль матрицы, вдоль которой происходит новообразование
костных структур, в силу чего являются фактором, способствую-
щим восстановлению целостности и функции костного органа.
Остеоиндуктивные материалы. Остеопластические материалы,
которые в силу наличия в их составе факторов роста обладают
способностью вызывать in situ отложение костного вещества и
таким образом обусловливают развитие в области их введения
активного остеогенеза1.
Биоинженерные конструкции (гибридные имплантаты) — это
комплексы из «неживого» материала и живой материи, исполь-
зуемые для замещения утраченных органно-тканевых структур
пациентов. При этом восполнение «отсутствующего» органно-
тканевого образования осуществляется как за счет специфиче-
ской структуры и свойств «неживой подложки», так и за счет
трансплантированной клеточной или тканевой составляющей
биоинженерной конструкции.
8 Проблемы интеграции имплантатов в костной ткани
1Здесь приводятся общепринятые на сегодняшний день представле-
ния об остеокондукции и остеоиндукции костнопластических материа-
лов. Из следующей главы становится ясным, что мы придерживаемся
других взглядов, в частности считаем, что, при так называемой остеокон-
дукции имеет место вторичная индукция костеобразования.
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
Например, in vitro сконструированные из аутологичных кле-
ток и биоматериалов конструкции уже применяются для заме-
щения при различных дегенеративных заболеваниях и при трав-
мах. Возможность создания тканеспецифичных покрытий и ва-
рьирование свойствами имплантатов позволяет замещать прак-
тически любые дефекты органов.
Постановка вопросов
1. Предмет исследования. Предметом настоящего исследования
являются процессы интеграции имплантатов/имплантационных
материалов в костной ткани.
2. Решение проблем интеграции в дентальной имплантологии
и челюстно-лицевой хирургии всеми без исключения признают-
ся ключевыми, поскольку ее успешное осуществление в клини-
ческой практике является порукой и мерилом эффективности
хирургического лечения с применением имплантатов и костно-
пластических материалов.
3. Медико&биологические и социальные аспекты проблем ин&
теграции имплантатов. Современный уровень развития научной
мысли предусматривает детальное исследование процесса интег-
рации, характеристик имплантатов и костнопластических мате-
риалов.
Значимость социального аспекта проблемы определяется со-
временным уровнем развития человеческого общества, повыше-
нием социальной значимости эстетики облика человека, его об-
щего здоровья. Эти факторы определили широкое применение
имплантатов в клинической практике. Больше того, наблюдает-
ся резкое и неуклонное повышение потребности населения в
этом виде медицинской помощи.
С другой стороны, разработка теоретических аспектов проб-
лем имплантологии требует ее интеграции в исследованиях это-
го направления с медико-биологическими фундаментальными
науками, что, несомненно, должно служить и уже служит осно-
вой для развития смежных разделов науки, техники, производст-
ва медицинских изделий и, в конечном счете, высоких наукоем-
ких медицинских технологий.
4. Методология анализа проблем интеграции. В отличие от
большинства зарубежных исследователей, которым в значитель-
Введение 9
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
ной степени были присущи сугубый прагматизм и узкая направ-
ленность научного мышления, российские ученые традиционно
подходили к решению частных научных вопросов комплексно,
отталкиваясь от изучения объектов природы в контексте общих
законов ее развития как многофакторной системы [61]. Следуя
этой традиции, мы посвятили первую главу нашей работы фило-
софским аспектам проблемы.
10 Проблемы интеграции имплантатов в костной ткани
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
ÃËÀÂÀ 1
ВЗАИМООТНОШЕНИЯ ЖИВОГО
И МЕРТВОГО И ИХ ИНТЕГРАЦИЯ
Категории мертвой и живой материи рассматриваются в совре-
менной науке как два кардинальных непрерывно сопутствующих
друг другу, постоянно взаимодействующих друг с другом, диа-
лектически единых и в то же время противоположных компо-
нента перманентно развивающейся вселенной.
Как видим, в выше представленном положении настойчи-
вым рефреном звучит упоминание о непрерывности и постоян-
стве взаимодействия между мертвой и живой материей, осуще-
ствляющегося при столь же кардинальном условии бытия все-
ленной, перманентности его развития. Не останавливаясь на ди-
скретности этого развития, укажем, что качественные переходы
материи от абиологического к живому и обратно осуществляют-
ся на всех уровнях организации материального мира, а абиоло-
гическое и живое настолько переплетены друг с другом, что дол-
жны рассматриваться в традиции диалектики единства противо-
положностей.
Рассматривая вселенную как некую самоорганизующуюся
систему, мы приходим к пониманию интеграции абиологическо-
го и живого как неразрывных частей целого, каковым является
этот материальный мир.
Этой идеей пронизано учение Вернадского о биоценозе, о
ноосфере, о циклах и уровнях энергетического и материального
обеспечения живого, в которых находят свое отражение нераз-
рывная связь живого и мертвого, процессы их постоянного и
непрерывного взаимопроникновения.
Эволюция живой материи происходит на путях структурного
усложнения биологических систем и специализации функций их
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
отдельных блоков. При этом живая материя в своей самооргани-
зации постоянно взаимодействует с абиологической материей,
вовлекая ее в свое развитие.
Природа дает нам яркие примеры активного синергического
взаимодействия живого и абиологического: рак-отшельник и ра-
ковина, хитиновый экзоскелет, палка как продолжение руки че-
ловека и т. д.
Биологическим системам, по мере их эволюции, становятся
присущи все более усложняющиеся структурная организация и
функциональная специализация и в то же время функциональ-
ная интеграция структурных единиц. Это служит самоподдержа-
нию каждой из живых систем по отдельности и осуществлению
общей для них всех цели, каковой является саморазвитие живой
природы.
Именно структурная дифференциация и специализация фун-
кций определяют необходимость функциональной интеграции
(объединения) структурных образований биологической систе-
мы, без которой невозможно поддержание гомеостаза и вместе с
тем жизнедеятельности живого организма [59].
С появлением жизни развитие материи вступило в качест-
венно новый виток развития. Эволюция материи приобрела но-
вый характер, в законах мироздания все более значимыми и
определяющими становились частные закономерности развития
биологической материи и ее взаимодействий с косным1.
Флора и фауна, многообразный мир живого изменили лицо
нашей планеты. Там, где возникла жизнь, живые организмы по-
степенно подчинили и адаптировали своим потребностям мерт-
вую материю, в то же время приспосабливаясь к сосуществова-
нию с окружающей средой. По многим параметрам они начали
играть роль организующего начала в локальных процессах само-
организации вселенной.
Разум придал эволюции материального мира Земли небыва-
лое ранее ускорение, глубину и масштабы преобразования мерт-
вой материи.
С выходом человека за пределы планеты этот процесс при-
обрел космический характер.
12 Проблемы интеграции имплантатов в костной ткани
1Косное — абиологическое, мертвое (см. В.И.Вернадского, на-
пример, «Несколько слов о ноосфере» Электронная версия на
http://vernadsky.lib.ru).
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
Возвращаясь к взаимодействию живой и мертвой материи,
одной из кардинальных проблем фундаментальных наук, и в том
числе «науки наук» философии, следует подчеркнуть неодно-
значность ее видения представителями различных философских
и научных школ.
На наш взгляд, гносеологическими принципами в исследо-
ваниях этой проблемы должны явиться диалектический матери-
ализм и системно-структурный анализ. Второй органично до-
полняет первый, вооружая вместе с ним пытливого исследовате-
ля методологией всеохватывающего и многоуровневого изучения
событий и явлений, возникающих при взаимодействии биологи-
ческих и абиологических форм материи.
Для биологов и медиков основным вопросом при исследова-
нии проблемы взаимодействия этих форм материи следует при-
знать не столько их сущность, сколько закономерности и меха-
низмы их осуществления.
Несомненно, что с точки зрения настоящего исследования
основными объектами изучения в проблемах взаимодействия
живой и мертвой материи должны явиться их интеграция, фор-
мы взаимоперехода и те процессы, что протекают в области их
контакта.
Если следовать логике фундаментальных законов развития
материи, благодаря которым жизнь возникла и развивалась как
одна из высших фаз ее эволюции на путях ее структурного
усложнения, то следует, прежде всего, говорить не о противопо-
ложностях живого и мертвого, а об их общности и взаимосвязях,
как субстратах эволюции вселенной. О рефлексии, как общем
свойстве живого и косного, мы уже говорили выше. Есть и дру-
гое качество, если не общее, то, по крайней мере, аналогичное у
живых систем и мертвого — способность к саморепродукции.
Например, известна такая способность у кристаллов.
В этой связи имеет смысл вспомнить о кристаллической ла-
тентной форме существования некоторых вирусов, перебрасы-
вающей мостик между живым и мертвым: в кристаллической
форме — это косная форма существования, в вириальной —
живая.
Промежуточные формы между мертвым и живым — это сту-
пеньки эволюции материи. Они служат наглядным примером
неразрывности этих форм материи в процессе ее развития и од-
новременно подсказывают постановку проблемы их сущностной
Глава 1. Взаимоотношения живого и мертвого и их интеграция 13
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
идентификации (живое оно или мертвое?) и перехода по протя-
женности от одной ее формы к другой (где кончается мертвое и
начинается живое). Проблемы, надо сказать, весьма не простые
и до сих пор дискутабельные1.
В конечном счете, это проблемы контакта между живым и
мертвым и взаимодействий между ними в зоне контакта. Анализ
таких контактов свидетельствует о существовании в зонах такого
контакта особых «органоидных» образований, выполняющих
специализированную функцию отграничения живого от мертво-
го и среды их взаимодействия. Как правило, такой контакт со-
здается биологическими системами (кстати, функцию отграни-
чения выполняют и аналогичные «блоки контакта» на границе
различных живых систем).
Ярким примером таких органоидных образований являются
биопленки, известные из микробиологии [3]. Они образуются в
результате жизнедеятельности микробных сообществ на поверх-
ности природных сред, таких как почва, ил и т. д. Заметим, что
образуются биопленки и на пограничных тканях живых организ-
мов, на слизистых оболочках, зубах и т. д. при вегетировании на
них микроорганизмов (естественно, примером таких биопленок
является хорошо знакомая стоматологам зубная бляшка).
Почему мы говорим об органоидности таких образований?
Чтобы ответить на этот вопрос, следует вспомнить, что микро-
бное сообщество представляет собой биологическую систему, в
которой различные виды, популяции и особи интегрированы в
единое образование. Этому служит создание субстрата среды
обитания микроорганизмов, обладающей определенным трофи-
ческим (в состав биопленки входят аминокислоты, сахара, пеп-
тиды, липиды, микро- и макроэлементы и многое другое, что
необходимо для питания микроорганизмов) и информационным
потенциалами, необходимыми для регуляции популяционной
кинетики. По своей сути описанный субстрат и является тем,
что отграничивает микроорганизмы от неживого, и одновремен-
но он является средой взаимодействия (интерфейсом) не только
между членами микробного сообщества, но и с мертвой матери-
альной основой, на которой он обитает.
14 Проблемы интеграции имплантатов в костной ткани
1Вспомните дискуссии 70-х годов в отечественной стоматологии по
поводу того, считать ли эмаль «живым» или «мертвым» субстратом (сда-
ется, что кавычки здесь вполне уместны!).
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
Мы не сомневаемся, не проводя, впрочем, полной аналогии
с приведенным выше примером, что существование таких спе-
циализированных приспособлений у живых систем является ре-
альным фактом, требующим самого глубокого исследования.
Обращаясь к проблеме интеграции имплантатов и импланта-
ционных материалов в тканевую среду реципиента, укажем, что
этому вопросу посвящены многочисленные исследования, в том
числе характеризующие область их контакта [29, 69, 80, 85, 106,
124, 161].
И, тем не менее, эта проблема остается актуальной и на со-
временном этапе развития медицинской науки. Это необходимо
для того, чтобы понять природу, биологическое содержание
процессов интеграции имплантатов и имплантационных матери-
алов в тканевую среду (в частности, в кость).
В связи с этим следует признать насущно необходимым изу-
чение:
• структур, формирующихся в области контакта имплан-
тат — тканевая среда (в частности, кость);
• их характеристик и, что важно, функций отдельных их
компонент (клеточных элементов и межклеточного веще-
ства);
• алгоритма их фиксации на поверхности имплантата;
• их кинетики и эволюции в процессе дифференциации
зоны контакта имплантата с живой средой.
Эти процессы определяют качество интеграции имплантата
(имплантационного материала). Являясь ее локальным проявле-
нием, они (со временем) позволят дать ей и количественную
оценку.
Мы склонны рассматривать субстрат области контакта имп-
лантат — тканевая среда как динамическое органоидное образо-
вание, посредством которого живой организм осуществляет ло-
кальное интегрирование имплантата в свою тканевую среду.
Гомеостаз, адаптация, компенсация. В заключение этого раз-
дела следует остановиться еще на одном кардинальном аспекте
разделения мертвой и живой материи. Имеется в виду сохране-
ние упорядоченности живой материи при взаимодействии с
мертвой.
Кардинальным свойством всех живых систем является сохра-
нение постоянства внутренней среды (гомеостаз) при изменяю-
Глава 1. Взаимоотношения живого и мертвого и их интеграция 15
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
щихся условиях, динамическая упорядоченность процессов, вос-
становление утраченного равновесия, эквифинальность (т.е.
способность и возможность достигать одного и того же конеч-
ного результата из разных начальных условий и различными пу-
тями). По сути дела это качество живых систем отражает широ-
чайший диапазон их приспособительных возможностей.
Эволюционировавшие живые системы представляют собой
многоуровневые образования, в организации которых можно
выделить отдельные, но органично связанные между собой бло-
ки различной сложности по составу, структуре и функциям.
Наиболее древним в филогенезе и простейшим по организа-
ции следует признать молекулярный уровень. На этом уровне
произошло формирование самоподдерживающихся и саморегу-
лирующихся живых систем, в которых закрепились максимально
устойчивые структуры и реакции, обеспечивающие осуществле-
ние строго упорядоченных процессов универсального значения
[62].
Одновременно живой системе присуща высокая подвиж-
ность ее функциональных блоков, их способность объединяться
в системы более сложного порядка, что придает целостной жи-
вой системе чрезвычайно многообразные формы приспособляе-
мости к среде, т.е. способность создавать новые формы связи и
взаимодействия с ней, новую информацию, новые уровни орга-
низации.
Устойчивость и консерватизм структур и динамических сте-
реотипов их реакций в процессе жизни непрерывно вступают в
диалектическое противоречие с принципом изменчивости, окра-
шивающим все реакции организма.
Слаженная совокупность химических превращений, направ-
ленных на сохранение, «самообновление» и развитие живой сис-
темы, гарантирует непрерывность «равновесного потока» жиз-
ненных отправлений этой системы [9].
Адаптация, по определению одного из самых крупных спе-
циалистов патологической физиологии в области «Теории адап-
тации» профессора Ф.З. Меерсона — это процесс приспособле-
ния организма к внешней среде или к изменениям, совершаю-
щимся в самом организме [41].
Адаптация, приспособление, компенсация нарушенных фун-
кций — это, по утверждению одного их крупнейших патологов
Д. C. Саркисова (1987), «прежде всего, изменение скоростей
16 Проблемы интеграции имплантатов в костной ткани
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
компенсаторно-приспособительных биологических реакций,
...нацеленных на восстановление нарушенного гомеостаза и нор-
мализацию соотношений между распадом и синтезом структур,
...сопровождающихся усилением одних функций при одновре-
менном торможении других» [53].
В этом, в сущности, верном определении можно усмотреть
некоторую неточность. Мы не склонны были бы ставить знак
равенства между терминами «адаптация» и «компенсация». На
наш взгляд, адаптация — это гомеостатическая реакция живой
системы, организма в рамках физиологических его возможно-
стей, осуществляющаяся при условии отсутствия морфофункци-
ональных нарушений в организме. Компенсация, компенсатор-
ная реакция – это ответ живой системы на повреждение, на
нарушение функции в условиях развивающейся патологии, на-
правленный на их устранение посредством включения «резерв-
ных» механизмов, таких, например, как регенерация [38].
В целом следует заключить, что приспособляемость или
адаптация и компенсация являются средством поддержания го-
меостаза — основополагающего качества жизни, условия суще-
ствования живых систем.
Глава 1. Взаимоотношения живого и мертвого и их интеграция 17
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
ÃËÀÂÀ 2
ИМПЛАНТАЦИЯ
И ИМПЛАНТАТЫ.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
Имплантаты и имплантационные
материалы.
Типы, биологическая активность.
На протяжении последних десятилетий в клинической стомато-
логии наблюдается интенсивное развитие средств и методов ко-
стнопластической хирургии, а также дентальной имплантологии.
Этот процесс опирается на успешную разработку и внедрение в
широкую клиническую практику все новых и новых трансплан-
тационных, а также различных имплантационных материалов и
конструкций из них. Основная задача состоит в восстановлении
морфо-функциональной адекватности элементов лицевого ске-
лета и зубочелюстного аппарата.
Длительное время единственным и непререкаемым в плане
его обоснованности источником пластического материала для
восполнения костных дефектов была костная ткань. Хорошо из-
вестно, что аутокость и лиофилизированный аллогенный кост-
ный материал могут давать хорошие результаты при пластике
обширных костных дефектов [7, 23, 31, 51, 52, 82, 135]. Многие
из авторов отдают предпочтение первому из них. Однако эффек-
тивность указанных средств и вместе с тем хирургических мето-
дов лечения при их использовании в качестве материала для за-
полнения костных дефектов варьирует в широких пределах от
пациента к пациенту, а в ряде случаев попытки их применения
оказываются и вовсе неудачными [49].
Наряду с блестящими результатами пластики дефектов кости
(иногда обширных) аутокостными, а у некоторых пациентов —
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
аллогенными трансплантатами известны случаи отторжения
трансплантатов, либо возникновения деформаций костных об-
разований в области трансплантации.
Кроме того, значительные трудности для широкого исполь-
зования костных трансплантатов связаны с их получением. Для
аутопластики требуется дополнительная достаточно травматич-
ная операция.
Что касается аллогенных костных трансплантатов, их приме-
нение обусловливает необходимость сбора «сырья», организа-
цию его обработки и стерилизации, а также создания банка
трансплантатов. Считается, что аутокостный материал эффек-
тивнее, чем аллогенный. Кроме того, не исключается риск ин-
фицирования аллогенного трансплантационного материала.
Интенсивное развитие костнопластической хирургии в зна-
чительной мере было связано с разработкой «искусственных»
остеопластических материалов. В зависимости от источников
костнопластические материалы можно подразделить на:
1. Аутогенные — источником материала является сам паци-
ент;
2. Аллогенные — донор — другой человек;
3. Ксеногенные — донор — животное;
4. Аллопластические — синтетические материалы, в том чис-
ле полученные из природных источников, например, ко-
раллов.
Существует несколько классификаций остеопластических
материалов, в частности, по происхождению и по способности
воздействовать на остеогенетические процессы. Остановимся в
качестве примера на одной из них, предложенной Edward S. Cohen
[98].
1. Остеоиндуктивные материалы — материалы, индуцирую-
щие рост кости
а. Аутогенный костный материал
Экстраоральный — подвздошная кость, ребро;
Интраоральный — костный трансплантат из ветви
нижней челюсти, из области подбородка, бугры верх-
ней челюсти, костная стружка, зоны экстракции;
б. Аллогенный костный материал
Аллотрансплантат из лиофилизированной кости (АЛК);
Глава 2. Имплантация и имплантаты. Теоретические основы 19
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
Аллотрансплантат из деминерализованной лиофилизи-
рованной кости (АДЛК);
2. Остеокондуктивные материалы. Эти материалы играют пас-
сивную роль, используются в качестве матрикса, по кото-
рому происходит новообразование костной ткани с ее
дифференциацией [147].
а. Аллогенные материалы
АЛК;
АДЛК.
б. Аллопластические материалы
Пористый гидроксиапатит (Остеограф/LD, Алгипор);
Непористый гидроксиапатит (Остеограф/В, Перма-
Ридж, Интерпор);
Биологически активное стекло (ПериоГлас);
НТР — полимер [158];
Сульфат кальция (Капсет);
в. Ксеногенные материалы
Пористый гидроксиапатит (Остеограф/N, Био-Осс).
3. Остеонейтральные материалы. Инертные, как правило, не-
резорбируемые материалы используются для заполнения
афункциональных пространств. К этой группе относятся:
дурапатит, непористый гидроксиапатит (Интерпор, Перма
Ридж, Остеограф/Д).
В приведенной классификации некоторые материалы отно-
сятся одновременно к различным группам, так как ряд из них
характеризуется признаками, присущими разным группам.
Большая группа материалов для костной пластики ксеноген-
ной природы создана на основе гидроксиапатита (ГА), они по-
дразделяются на:
1. Натуральные (биогенные) — в качестве источника получе-
ния используют кости крупного рогатого скота, животных.
Рассасываются при замещении собственной костью паци-
ента путем клеточной резорбции. К препаратам этого типа
относятся: Остеограф/N, Био-Осс. Предпочтительны в
силу указанного выше механизма их резорбции.
2. Резорбируемые синтетические материалы — рассасываются
в тканевой среде очень медленно, что служит препятстви-
20 Проблемы интеграции имплантатов в костной ткани
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
ем к активному регенерационному процессу, иногда вовсе
его исключает. К ним относятся: Остеограф/LD, Остео-
Ген. Применяются в хирургической практике в качестве
замены биогенному ГА, однако из-за отмеченной выше
диссоциации процессов резорбции с темпами репаратив-
ного остеогенеза показания к их применению ограничены.
3. Нерезорбируемые синтетические материалы. К этой группе
препаратов ГА относятся: Перма Ридж, Интерпор, Остео-
граф/D. Применяют в случае необходимости создания
основы для съемных ортопедических конструкций, в част-
ности, при значительной атрофии альвеолярного отростка.
Фосфаты кальция, главным образом, ГА и трикальцийфос-
фат (как в виде обожженной керамики, так и резорбируемых не-
обожженных материалов) на протяжении ряда десятилетий при-
влекали к себе внимание врачей, практикующих в области кост-
но-реконструктивной хирургии.
Однако поле применения указанных выше биогенных и
синтетических материалов с целью стимуляции костнорепа-
ративных процессов после периода известного увлечения и не-
удач пришлось ограничить, так как опыт клинических наблю-
дений показал их низкую эффективность при значитель-
ных размерах дефектов кости. Так, в клинике мы наблюдали
отсутствие положительного результата в случае заполнения
крупного костного дефекта, образовавшегося после цистэкто-
мии, при этом гистологическое исследование засвидетельство-
вало весьма скудные признаки репаративного остеогенеза [6,
10, 49].
Тем не менее, в литературе имеется значительное число ра-
бот, указывающих на известное остеостимулирующее действие
ГА и материалов на его основе [4, 13, 14, 17, 25, 72, 107, 109].
По данным ряда авторов, величина прироста костной ткани
при использовании ГА колеблется в пределах 2,0±0,5 мм [4, 14,
107].
Однако суждения об эффективности различных материалов
при костнопластических операциях остаются крайне противоре-
чивыми, и проблема, несомненно, требует своей дальнейшей
разработки [11, 29, 31].
Глава 2. Имплантация и имплантаты. Теоретические основы 21
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
Экспериментально-морфологическое
исследование остеогенеза в области
инокуляции в костную ткань
гидроксиапатита и его композиций
Накапливающийся в клинике опыт ставит целый ряд вопросов,
которые нельзя решить средствами одного лишь эмпирического
поиска, не опираясь на уже достигнутые впечатляющие резуль-
таты теоретических исследований, проведенных в смежных ме-
дико-биологических дисциплинах, которые раскрывают тонкие
механизмы образования, развития и жизнедеятельности костной
ткани.
Предпринятые в лаборатории патологической анатомии
ЦНИИС экспериментально-морфологические исследования по
изучению эффектов костнопластических материалов (синтетиче-
ского ГА в виде мелкокристаллического порошка и его компо-
зиций с коллагеном, гранулята керамики ГА, КП-1, КП-3) выя-
вили некоторые общие черты, которые послужили основанием к
интерпретациям механизмов их (указанных пластических мате-
риалов) действия как фактора, стимулирующего процессы кост-
ной регенерации.
Гидроксиапатит (ГА) как неотожженная, так и «горячая»
его керамика, композиции на основе ГА с коллагеном, а также
такие зарубежные материалы, как Био-Осс и Алгипор и ряд
других, в большей или меньшей степени активизируют новооб-
разование костного вещества [15, 17, 18, 24, 25, 26, 28, 72, 107,
109].
В наших экспериментально-морфологических исследованиях
было установлено, что остеогенез в костных ранах осуществля-
ется в непосредственной топической связи с частицами подса-
женного материала [19, 27, 31].
Принципиально важным критерием для оценки инициирую-
щего остеогенез эффекта указанных выше костнопластических
материалов служило непосредственное прилегание вновь обра-
зовавшегося костного вещества к их депозитам, что обнаружива-
лось практически во всех наших экспериментальных наблюде-
ниях [29, 31].
22 Проблемы интеграции имплантатов в костной ткани
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
Композиции на основе коллагена и ГА
В опытах на собаках при изучении эффективности немедленной
имплантации, которая сопровождалась введением вместе с фто-
ропластовым имплантатом в лунки удаленных зубов компози-
ции коллагенового геля с мелкодисперсным ГА в пропорции 1:1,
мы наблюдали различные этапы эволюции частиц композиции в
области имплантации [17].
Следует заметить, что вокруг самих фторопластовых имплан-
татов довольно быстро формировалась фиброзная капсула
(рис. 1).
Субстанция испытуемой композиции поначалу проявляла
признаки резорбции. По-видимому, за счет ГА проникновение в
композицию клеточных элементов длительное время было за-
труднено. Даже через 30 суток, когда вокруг частиц композиции
уже отмечалось образование костного вещества, в самом резор-
бирующемся матриксе композиции они либо отсутствовали,
либо были представлены небольшим числом дегенеративно из-
мененных, часто пикнотичных клеток, гистогенез которых из-за
их деформации установить не удавалось (рис. 2).
Глава 2. Имплантация и имплантаты. Теоретические основы 23
Рис. 1. Микрофотограмма. Немедленная имплантация фторо-
пластового имплантата (сдвоенные стрелки) в лунку уда-
ленного зуба, 20 суток опыта. Фиброзная капсула у имп-
лантата (прерывистые стрелки). Новообразованные ко-
стные трабекулы в периимплантационной зоне (стрелки
углом). Ї100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
Через 90 суток картина в отдельных депозитах композиции
разительным образом менялась. В матриксе композиции, части-
цы которой в указанные сроки наблюдений подвергались посте-
пенной резорбции и оссификации, протекающей с периферии
частиц в центробежном направлении, отмечалось проникнове-
ние вытянутых фибробластоподобных клеток. Последние вполне
жизнеспособны, судя по их цитологическим характеристикам,
но в то же время лишены признаков активного синтеза костного
вещества. Иногда удавалось наблюдать врастание в композицию
отдельных мелких кровеносных сосудов (рис. 3).
Заметим, что в опытах с введением в лунку зуба комплекса
коллагена с мелкодисперсным «отожженным» ГА резорбция ми-
неральной фракции композиции протекала заметно медленней
[28]. До 90 суток не наблюдалось врастания клеточных элемен-
тов в сохраняющее мелкоячеистое строение вещество компози-
ции. Хотя закономерно наблюдалось образование на периферии
депозитов композиции гомогенного безклеточного оксифильно-
го вещества (остеоида). При этом местами новообразованная не-
зрелая костная субстанция подвергалась уплотнению. Новообра-
зованное костное вещество вокруг частиц композиции начинало
24 Проблемы интеграции имплантатов в костной ткани
Рис. 2. Микрофотограмма. Депозиты композиции коллагеново-
го геля с мелкокристаллическим ГА в лунке удаленного
зуба, 1 месяц опыта. Костное вещество (стрелки углом)
напластовывается непосредственно на депозит компози-
ции. Врастания клеточных элементов в материал не на-
блюдается. Ї100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
сливаться в единые поля. В костном матриксе появлялись отде-
льные костные клетки, постепенно нарастала дифференциация
костного вещества, и оно приобретало фиброзный характер
(рис. 4–6).
Таким образом, характер эволюции композиций на основе
коллагена и ГА и их взаимодействия с прилежащими тканевыми
структурами, несомненно, зависит от свойств ГА, входящего в
их состав (впрочем, как и коллагена).
Это положение подтверждается результатами наших наблю-
дений в экспериментах с различными композиционными ма-
териалами на основе коллагена и ГА. Так, в экспериментах с
КП-1 при его подсадке в область альвеолярного отростка уже
через 1 месяц в оссифицирующихся частицах пластического ма-
териала появлялись крупные округлые клетки, молодые остео-
бласты [24].
А на территориях, где располагались депозиты подсаженного
материала, между его частицами отмечалось интенсивное обра-
зование оксифильного гомогенного богатого клеточными эле-
Глава 2. Имплантация и имплантаты. Теоретические основы 25
Рис. 3. Микрофотограмма. Депозит композиции коллагенового
геля с мелкокристаллическим ГА в лунке удаленного
зуба, 3 месяца опыта. Отмечается врастание фибробла-
стоподобных клеток (стрелки углом) и мельчайших кро-
веносных сосудов (сдвоенные стрелки) в композицию и
отложение остеоидного вещества на периферии ее час-
тиц (одинарные стрелки). Ї200
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
26 Проблемы интеграции имплантатов в костной ткани
Рис. 4. Микрофотограмма. Немедленная имплантация фторопла-
стового имплантата в лунку удаленного зуба с введением
в зубную лунку композиции коллаген-ГА, 90 суток опы-
та. Новообразование костного вещества (прерывистые
стрелки) по краям частиц комплекса коллаген-ГА. Ї200
Рис. 5. Микрофотограмма. Немедленная имплантация фтороп-
ластового имплантата в лунку удаленного зуба с введе-
нием в зубную лунку композиции коллаген-ГА, 90 суток
опыта. Новообразованное костное вещество (сдвоенные
стрелки) по краям частиц комплекса коллаген-ГА. Вид-
ны отдельные костные клетки (одинарные стрелки).
Ї400
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
ментами остеоидного вещества, что отражало заметную активи-
зацию репаративного остеогенеза в области имплантации (рис.
7).
КП-3 рассасывался и подвергался оссификации иначе. Буду-
чи подсаженным в лунку удаленного зуба при операции немед-
ленной имплантации входящие в его состав мелкие частицы ке-
рамики ГА частью пропитывались оксифильной гомогенной
субстанцией и приобретали вид остеоидных отложений. Наряду
с ними можно было видеть гранулы, состоящие из мелкояче-
истого бесцветного вещества, очевидно, нерезорбировавшегося
ГА. Ни те, ни другие гранулы клеточных элементов, как прави-
ло, не содержали (рис. 8).
Через 90 суток во многих частицах материала отмечалось за-
мещение ГА новообразованным, нежно оксифильным, в основ-
ном бесклеточным остеоидным веществом (рис. 9).
Интересными были картины оссификации частиц КП-3, на-
ходящихся между выступами нарезки винтообразных импланта-
тов в опытах с непосредственной имплантацией в лунку удален-
ных зубов [29]. Через 12 месяцев после немедленной дентальной
Глава 2. Имплантация и имплантаты. Теоретические основы 27
Рис. 6. Микрофотограмма. Немедленная имплантация фторо-
пластового имплантата в лунку удаленного зуба с введе-
нием в зубную лунку композиции коллаген-ГА, 90 суток
опыта. Новообразованное костное вещество (сдвоенные
стрелки) по краям частиц комплекса коллаген-ГА. Вид-
на ячеистая структура композиции коллаген ГА (одинар-
ная стрелка). Ї400
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
28 Проблемы интеграции имплантатов в костной ткани
Рис. 7. Микрофотограмма. Введение композиции КП-1 в об-
ласть альвеолярного отростка при непосредственной им-
плантации (имплантат из фторопласта — одинарная
стрелка), 1 месяц опыта. Отложение остеоида вокруг ча-
стиц композиции (сдвоенные стрелки). В оссифицирую-
щиеся частицы композиции врастают остеобластоподоб-
ные клетки. Видны поля остеоида (стрелки углом). Ї100
Рис. 8. Микрофотограмма. Подсадка композиции КП-3 в об-
ласть альвеолярного отростка, 30 суток опыта. Гранулы
ГА композиции частью замещены оксифильной остео-
идной субстанцией (одинарная стрелка). Рядом гранулы
ГА, подвергающиеся резорбции (стрелки углом). Ї200
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
имплантации (винтовой титановый имплантат) вокруг частиц
КП-3 обнаруживались поля новообразованной костной ткани,
которые занимали пространства между выступами нарезки имп-
лантата. Частицы самой композиции пропитывались оксифиль-
ным веществом, в него прорастали тяжи из фибробластоподоб-
ных элементов (рис. 10).
При инокуляции гранул керамики ГА в краевые дефекты
нижней челюсти (эксперименты на кроликах) через 1 месяц
опыта также наблюдалось образование в краевых зонах частиц
ГА отложений плотного бесклеточного остеоидного матрикса
[19].
Кстати, следует заметить, что при всем нашем критическом
отношении к грануляту керамики ГА мы признаем обоснован-
ным рассматривать его при условии комбинации с другими ос-
теомодифицирующими агентами как пластический материал вы-
бора.
В экспериментальных исследованиях мы наблюдали посте-
пенную резорбцию и вместе с тем активное прорастание гранул
отожженного ГА фибробластическими элементами, при этом
важную роль в утилизации ГА и выведении его кристаллитов из
резорбируемых гранул играли макрофаги.
Глава 2. Имплантация и имплантаты. Теоретические основы 29
Рис. 9. Микрофотограмма. Подсадка композиции КП-3 в об-
ласть альвеолярного отростка, 90 суток опыта. ГА ком-
позиции замещен оксифильной остеоидной субстанцией
(одинарная стрелка). Ї100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
Наши опыты со стандартными экспериментально воспроиз-
веденными костными дефектами, заполненными гранулятом ГА,
колаполом и материалом КП-3, у кроликов и крыс дали подоб-
ную же картину новообразования костного вещества в интим-
ном контакте с частицами композиционного материала [15, 19,
24, 28]. При этом мы, что очень важно, как правило, наблюдали
картины полноценного замещения «горячей» керамики ГА кост-
ным веществом.
Таким образом, и это мы подчеркиваем, подсаженный мате-
риал не просто ускорял в целом регенерационные процессы в
костных дефектах, а во всех указанных случаях инициировал об-
разование костного вещества в зоне непосредственного контакта
с его субстанцией.
Второй момент, который, на наш взгляд, также является в
высшей степени важным, состоит в том, что вокруг депозитов
подсаженных материалов, расположенных вне костных дефек-
30 Проблемы интеграции имплантатов в костной ткани
Рис. 10. Микрофотограмма. Через 12 месяцев опыта, собака,
немедленная дентальная имплантация, винтовой имп-
лантат, в его ложе введен КП-3. Новообразованная ко-
стная ткань в пространстве между выступами нарезки
имплантата (стрелка). Депозит (стрелки углом) компо-
зиции пропитывается оксифильным веществом, в него
прорастают тяжи фибробластов. Ї100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
тов, не наблюдалось (либо наблюдалось исключительно редко)
образования костного вещества (рис. 11).
Что касается того, как происходит резорбция ГА, то следует
указать, что не последнюю роль в этом процессе играют макро-
фаги, которые захватывают кристаллические частицы фосфата и
и элиминируют их из области подсадки (рис. 12). При этом не-
малое число макрофагов, несущих в своей цитоплазме кристал-
лические включения, можно было видеть в отдалении от основ-
ных депозитов имплантированного ГА.
Этот момент играет исключительно важную роль в имплан-
тологии. Действительно, при внутрикостной имплантации в экс-
перименте удавалось наблюдать, сколь точно «привязано» ново-
образованное костное вещество к локализации введенного в
ложе имплантата пластического материала. Этот момент, в част-
ности, мы наблюдали в уже упомянутом выше эксперименте с
внедрением в лунку удаленных зубов у собак винтообразных им-
плантатов с одномоментным введением в имплантационное
ложе остеопластического материала КП-3 (см. рис. 10). Таким
образом, наличие костного дефекта при имплантации указанно-
го остеопластического материала являлось условием, необходи-
мым для стимулирования уже инициированного травмой репа-
Глава 2. Имплантация и имплантаты. Теоретические основы 31
Рис. 11. Микрофотограмма. Подсадка композиции коллагена +
гранулят ГА в костные дефекты, 6 месяцев наблюде-
ний. Частицы материала, включающего гранулы ГА
(стрелка), расположенные вне костного дефекта, окру-
жены клеточно-волокнистой соединительной тканью.
Ї100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
ративного остеогенеза, в чем и состоял, по-видимому, механизм
действия испытанных нами материалов.
И, наконец, следует еще раз особо подчеркнуть в качестве
важной характеристики ГА как остеопластического материала
его способность подвергаться по мере резорбции замещению ко-
стным веществом. Поначалу в краях депозитов материала обра-
зуется бесклеточный гомогенный оксифильный остеоид, затем
процесс оссификации захватывает все пространство, занятое ГА,
а в последующем на этом месте формируются фиброзные кост-
ные трабекулы (рис. 13).
Оглядываясь назад, удивляешься тому, как
мало они знали о природе взаимодействий
между мертвым и живым, хоть из этих взаи-
модействий и происходили все мыслимые
блага и несчастья их недолгого бытия.
Из неопубликованной рукописи «Грустные
мысли о великой пользе эмпирического опы-
та». Неизвестный мыслитель XXV века.
Медицина — это та, пожалуй, самая удивительная и единствен-
ная область деятельности человека, где мертвая субстанция ак-
тивно и сознательно в его благо внедряется в живую плоть, под-
час приближаясь к тому, чтобы стать ее частью.
Обращаясь к этой теме, трудно не преклониться перед теми
огромными успехами, которых достигли медицинская наука и
клиника в лечении самых различных заболеваний с применени-
ем имплантатов, эндопротезов, различных технических приспо-
соблений и искусственных субстанций, не просто замещающих
в организме больного утраченные или нефункционирующие тка-
ни и органы, а выполняющих присущие им функции.
И, тем не менее, следует констатировать, что основные до-
стижения в этой области относятся к сугубо эмпирической сфе-
ре клиники. Многие проблемы теоретического плана еще ждут
своего решения. Особенно это утверждение оправдывает себя в
отношении дентальной имплантологии, челюстно-лицевой хи-
рургии, травматологии и ортопедии, где наиболее широко при-
меняются имплантаты, различного вида костные фиксаторы, а
также имплантационные материалы.
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
Анализ литературы свидетельствует о том, что многие кар-
динальные вопросы природы взаимодействия имплантатов/им-
плантационных материалов и периимплантационной ткане-
вой среды остаются открытыми, что в немалой степени связа-
но с тем, что они относятся к сфере медико-биологических
наук.
Отметим, что и сами клиницисты недостаточно четко фор-
мулируют задачи, которые следует поставить перед научным по-
иском.
Кстати и в их «собственном хозяйстве» не все благополучно.
Даже в таких вопросах, как дефиниции, номенклатура, класси-
фикации и формальный язык общения между специалистами,
работающими в области имплантологии и челюстно-лицевой хи-
рургии, на сегодняшний день не существует должного едино-
мыслия.
Главными и, на наш взгляд, ключевыми нерешенными проб-
лемами этой области теоретического знания являются:
• что представляет собой по своей сути (а не одним лишь
внешним признакам) интеграция имплантатов/импланта-
ционных материалов в костную ткань;
• каковы ее механизмы.
Первый вопрос требует, помимо медико-биологического
подхода к решению, методологической трактовки, второй отно-
сится к сфере фундаментальных наук.
Некоторые дефиниции
Поскольку в специальной литературе в отношении целого ряда
терминов и дефиниций до сего дня отсутствует должное едино-
образие, мы сочли необходимым, прежде чем перейти к рас-
смотрению предмета нашего исследования, оговорить их смыс-
ловое наполнение в контекстах данного труда.
Имплантаты (медицинского назначения) — любые приспособ-
ления, устройства или материалы, внедряемые в тело человека
(имплантированные) в лечебных целях, обычно для восстанов-
ления полностью или частично утраченной структуры и/или
функции. Как «неживые» объекты — жесткие конструкции: ден-
тальные имплантаты, костные фиксаторы, стенты для сосуди-
Введение 5
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
стой коррекции, эндопротезы, носители лекарственных препара-
тов, костнопластические материалы, так и «живые» субстраты,
каковыми являются трансплантаты, а также комбинации первых
и вторых (биоинженерные конструкции, гибридные импланта-
ты) [44, 155].
Трансплантат — это орган, ткань или клетка/клетки, исполь-
зуемые для пересадки в организм реципиента с целью замены
поврежденной части тела.
Имплантационные материалы — субстрат имплантатов.
Костнопластические материалы — имплантационные матери-
алы, получаемые с применением современных технологий из
биологических источников и с помощью синтеза, а также по-
лимерные материалы, биоситаллы и т. д., которые используют
в целях хирургического замещения костных дефектов и вос-
становления целостности костей и непрерывности костной тка-
ни.
Классификация костнопластическихматериалов по химической
структуре:
• на основе гидроксиапатита: Остеограф/LD, Остеограф/D,
Остеграф/N, ПермаРидж, Интерпор, Остим-100, Био-Осс,
Остеомин, БиоГен [48];
• на основе трикальцийфосфата: Cerasorb, KSI, Bioresorb,
Ossaplast, Ceros, Biogran, Poresorb — TCP;
• на основе сульфата кальция: Капсет;
• на основе коллагена: Navigraft, Targobone, Colloss, Tutodent,
Ossix;
• на основе гидроксиапатита и трикальцийфосфата: Frios,
Algipore;
• на основе гидроксиапатита и коллагена: Стимулосс, Био-
матрикс-имплант, Гапкол, Колапан, Пародонкол [1, 15,
57];
• на основе гидроксиапатита, трикальцийфосфата и коллаге-
на: Гидроксиапол, Колапол [5];
• на основе коллагена и гликозаминогликанов: Алломат-
рикс-имплант;
• на основе гидроксиапатита, коллагена и гликозаминогли-
канов: Остеоматрикс, Биоматрикс, Биоимплант [2, 34, 47];
• на основе полимеров молочной и гликолевой кислот: Fisiograft,
EpiGuid, Gore Resolut, Gore Osseoquest;
6 Проблемы интеграции имплантатов в костной ткани
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
• на основе биологически активного стекла: Периоглас,
Биосит Ср-Элкор [8];
• на основе синтетического пептида и гидроксиапатита: Pep-
Gen P-15;
• на основе морфогенетических белков: BMP-7; rhBMP-2
[92].
Интеграция (от лат. integrum — целое) в общем случае обо-
значает объединение, взаимопроникновение, единство части и
целого.
Интеграция в биологии и медицине определяет биологически
рациональное объединение функций структурно дискретных ча-
стей живого организма, осуществляющих его функционирова-
ние как единого целого.
Интеграция имплантатов/имплантационных материалов — это
процесс их включения в систему внутриорганизменных и внут-
ритканевых взаимодействий, при которых не наступает эффек-
тов отторжения. При этом хирургически введенные в тканевую
среду имплантаты или костнопластические материалы берут на
себя функциональную нагрузку, соответствующую их целевому
назначению.
На наш взгляд, как биологическое явление интеграцию имп-
лантата в тканевую среду следует рассматривать как динамиче-
ский процесс взаимодействия живого и мертвого, при котором
достигается равновесие процессов адаптации и комплекса гоме-
остатических реакций, делающих возможным существование си-
стемы мертвое — живое, как единого целого.
Можно назвать, по меньшей мере, 3 неоспоримых критерия,
которые характеризуют интеграцию имплантата/имплантацион-
ного материала в тканевую среду «как медицинский факт».
• Первый, уже названный и, пожалуй, один из принципи-
ально важных: отсутствие реакций отторжения, выражаю-
щихся в развитии воспаления в периимплантационной
зоне, местных некротических изменений, а также систем-
ных проявлений, таких как аллергические и иммунные ре-
акции.
• Формирование в области контакта имплантат/имплантаци-
онный материал — тканевая среда морфо-функциональных
детерминант интеграционного процесса: это может быть
соединительнотканная прослойка или костное либо косте-
Введение 7
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
подобное вещество, когда в качестве тканевого реципиента
выступает кость (остеоинтеграция).
• И, наконец, относительная стабильность на определенном
отрезке времени указанных выше морфо-функциональных
детерминант, как отражения динамически равновесной
биосистемы.
Кстати, с точки зрения этих критериев мы можем рассматри-
вать процесс деградации биорезорбируемых материалов в ткане-
вой среде как проявление интеграции с одновременным замеще-
нием новообразованной костной тканью.
Остеоинтеграция. Соединение костных структур периимплан-
тационной зоны с имплантатом посредством образования кост-
ной или костеподобной субстанции на его поверхности [16, 39,
43, 68, 156].
Остеокондуктивные материалы. Остеопластические материалы
в силу своей инертности сами по себе не вызывают индукции
остеогенетического процесса, однако при имплантации они игра-
ют роль матрицы, вдоль которой происходит новообразование
костных структур, в силу чего являются фактором, способствую-
щим восстановлению целостности и функции костного органа.
Остеоиндуктивные материалы. Остеопластические материалы,
которые в силу наличия в их составе факторов роста обладают
способностью вызывать in situ отложение костного вещества и
таким образом обусловливают развитие в области их введения
активного остеогенеза1.
Биоинженерные конструкции (гибридные имплантаты) — это
комплексы из «неживого» материала и живой материи, исполь-
зуемые для замещения утраченных органно-тканевых структур
пациентов. При этом восполнение «отсутствующего» органно-
тканевого образования осуществляется как за счет специфиче-
ской структуры и свойств «неживой подложки», так и за счет
трансплантированной клеточной или тканевой составляющей
биоинженерной конструкции.
8 Проблемы интеграции имплантатов в костной ткани
1Здесь приводятся общепринятые на сегодняшний день представле-
ния об остеокондукции и остеоиндукции костнопластических материа-
лов. Из следующей главы становится ясным, что мы придерживаемся
других взглядов, в частности считаем, что, при так называемой остеокон-
дукции имеет место вторичная индукция костеобразования.
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
Например, in vitro сконструированные из аутологичных кле-
ток и биоматериалов конструкции уже применяются для заме-
щения при различных дегенеративных заболеваниях и при трав-
мах. Возможность создания тканеспецифичных покрытий и ва-
рьирование свойствами имплантатов позволяет замещать прак-
тически любые дефекты органов.
Постановка вопросов
1. Предмет исследования. Предметом настоящего исследования
являются процессы интеграции имплантатов/имплантационных
материалов в костной ткани.
2. Решение проблем интеграции в дентальной имплантологии
и челюстно-лицевой хирургии всеми без исключения признают-
ся ключевыми, поскольку ее успешное осуществление в клини-
ческой практике является порукой и мерилом эффективности
хирургического лечения с применением имплантатов и костно-
пластических материалов.
3. Медико&биологические и социальные аспекты проблем ин&
теграции имплантатов. Современный уровень развития научной
мысли предусматривает детальное исследование процесса интег-
рации, характеристик имплантатов и костнопластических мате-
риалов.
Значимость социального аспекта проблемы определяется со-
временным уровнем развития человеческого общества, повыше-
нием социальной значимости эстетики облика человека, его об-
щего здоровья. Эти факторы определили широкое применение
имплантатов в клинической практике. Больше того, наблюдает-
ся резкое и неуклонное повышение потребности населения в
этом виде медицинской помощи.
С другой стороны, разработка теоретических аспектов проб-
лем имплантологии требует ее интеграции в исследованиях это-
го направления с медико-биологическими фундаментальными
науками, что, несомненно, должно служить и уже служит осно-
вой для развития смежных разделов науки, техники, производст-
ва медицинских изделий и, в конечном счете, высоких наукоем-
ких медицинских технологий.
4. Методология анализа проблем интеграции. В отличие от
большинства зарубежных исследователей, которым в значитель-
Введение 9
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
ной степени были присущи сугубый прагматизм и узкая направ-
ленность научного мышления, российские ученые традиционно
подходили к решению частных научных вопросов комплексно,
отталкиваясь от изучения объектов природы в контексте общих
законов ее развития как многофакторной системы [61]. Следуя
этой традиции, мы посвятили первую главу нашей работы фило-
софским аспектам проблемы.
10 Проблемы интеграции имплантатов в костной ткани
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
ÃËÀÂÀ 1
ВЗАИМООТНОШЕНИЯ ЖИВОГО
И МЕРТВОГО И ИХ ИНТЕГРАЦИЯ
Категории мертвой и живой материи рассматриваются в совре-
менной науке как два кардинальных непрерывно сопутствующих
друг другу, постоянно взаимодействующих друг с другом, диа-
лектически единых и в то же время противоположных компо-
нента перманентно развивающейся вселенной.
Как видим, в выше представленном положении настойчи-
вым рефреном звучит упоминание о непрерывности и постоян-
стве взаимодействия между мертвой и живой материей, осуще-
ствляющегося при столь же кардинальном условии бытия все-
ленной, перманентности его развития. Не останавливаясь на ди-
скретности этого развития, укажем, что качественные переходы
материи от абиологического к живому и обратно осуществляют-
ся на всех уровнях организации материального мира, а абиоло-
гическое и живое настолько переплетены друг с другом, что дол-
жны рассматриваться в традиции диалектики единства противо-
положностей.
Рассматривая вселенную как некую самоорганизующуюся
систему, мы приходим к пониманию интеграции абиологическо-
го и живого как неразрывных частей целого, каковым является
этот материальный мир.
Этой идеей пронизано учение Вернадского о биоценозе, о
ноосфере, о циклах и уровнях энергетического и материального
обеспечения живого, в которых находят свое отражение нераз-
рывная связь живого и мертвого, процессы их постоянного и
непрерывного взаимопроникновения.
Эволюция живой материи происходит на путях структурного
усложнения биологических систем и специализации функций их
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
отдельных блоков. При этом живая материя в своей самооргани-
зации постоянно взаимодействует с абиологической материей,
вовлекая ее в свое развитие.
Природа дает нам яркие примеры активного синергического
взаимодействия живого и абиологического: рак-отшельник и ра-
ковина, хитиновый экзоскелет, палка как продолжение руки че-
ловека и т. д.
Биологическим системам, по мере их эволюции, становятся
присущи все более усложняющиеся структурная организация и
функциональная специализация и в то же время функциональ-
ная интеграция структурных единиц. Это служит самоподдержа-
нию каждой из живых систем по отдельности и осуществлению
общей для них всех цели, каковой является саморазвитие живой
природы.
Именно структурная дифференциация и специализация фун-
кций определяют необходимость функциональной интеграции
(объединения) структурных образований биологической систе-
мы, без которой невозможно поддержание гомеостаза и вместе с
тем жизнедеятельности живого организма [59].
С появлением жизни развитие материи вступило в качест-
венно новый виток развития. Эволюция материи приобрела но-
вый характер, в законах мироздания все более значимыми и
определяющими становились частные закономерности развития
биологической материи и ее взаимодействий с косным1.
Флора и фауна, многообразный мир живого изменили лицо
нашей планеты. Там, где возникла жизнь, живые организмы по-
степенно подчинили и адаптировали своим потребностям мерт-
вую материю, в то же время приспосабливаясь к сосуществова-
нию с окружающей средой. По многим параметрам они начали
играть роль организующего начала в локальных процессах само-
организации вселенной.
Разум придал эволюции материального мира Земли небыва-
лое ранее ускорение, глубину и масштабы преобразования мерт-
вой материи.
С выходом человека за пределы планеты этот процесс при-
обрел космический характер.
12 Проблемы интеграции имплантатов в костной ткани
1Косное — абиологическое, мертвое (см. В.И.Вернадского, на-
пример, «Несколько слов о ноосфере» Электронная версия на
http://vernadsky.lib.ru).
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
Возвращаясь к взаимодействию живой и мертвой материи,
одной из кардинальных проблем фундаментальных наук, и в том
числе «науки наук» философии, следует подчеркнуть неодно-
значность ее видения представителями различных философских
и научных школ.
На наш взгляд, гносеологическими принципами в исследо-
ваниях этой проблемы должны явиться диалектический матери-
ализм и системно-структурный анализ. Второй органично до-
полняет первый, вооружая вместе с ним пытливого исследовате-
ля методологией всеохватывающего и многоуровневого изучения
событий и явлений, возникающих при взаимодействии биологи-
ческих и абиологических форм материи.
Для биологов и медиков основным вопросом при исследова-
нии проблемы взаимодействия этих форм материи следует при-
знать не столько их сущность, сколько закономерности и меха-
низмы их осуществления.
Несомненно, что с точки зрения настоящего исследования
основными объектами изучения в проблемах взаимодействия
живой и мертвой материи должны явиться их интеграция, фор-
мы взаимоперехода и те процессы, что протекают в области их
контакта.
Если следовать логике фундаментальных законов развития
материи, благодаря которым жизнь возникла и развивалась как
одна из высших фаз ее эволюции на путях ее структурного
усложнения, то следует, прежде всего, говорить не о противопо-
ложностях живого и мертвого, а об их общности и взаимосвязях,
как субстратах эволюции вселенной. О рефлексии, как общем
свойстве живого и косного, мы уже говорили выше. Есть и дру-
гое качество, если не общее, то, по крайней мере, аналогичное у
живых систем и мертвого — способность к саморепродукции.
Например, известна такая способность у кристаллов.
В этой связи имеет смысл вспомнить о кристаллической ла-
тентной форме существования некоторых вирусов, перебрасы-
вающей мостик между живым и мертвым: в кристаллической
форме — это косная форма существования, в вириальной —
живая.
Промежуточные формы между мертвым и живым — это сту-
пеньки эволюции материи. Они служат наглядным примером
неразрывности этих форм материи в процессе ее развития и од-
новременно подсказывают постановку проблемы их сущностной
Глава 1. Взаимоотношения живого и мертвого и их интеграция 13
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
идентификации (живое оно или мертвое?) и перехода по протя-
женности от одной ее формы к другой (где кончается мертвое и
начинается живое). Проблемы, надо сказать, весьма не простые
и до сих пор дискутабельные1.
В конечном счете, это проблемы контакта между живым и
мертвым и взаимодействий между ними в зоне контакта. Анализ
таких контактов свидетельствует о существовании в зонах такого
контакта особых «органоидных» образований, выполняющих
специализированную функцию отграничения живого от мертво-
го и среды их взаимодействия. Как правило, такой контакт со-
здается биологическими системами (кстати, функцию отграни-
чения выполняют и аналогичные «блоки контакта» на границе
различных живых систем).
Ярким примером таких органоидных образований являются
биопленки, известные из микробиологии [3]. Они образуются в
результате жизнедеятельности микробных сообществ на поверх-
ности природных сред, таких как почва, ил и т. д. Заметим, что
образуются биопленки и на пограничных тканях живых организ-
мов, на слизистых оболочках, зубах и т. д. при вегетировании на
них микроорганизмов (естественно, примером таких биопленок
является хорошо знакомая стоматологам зубная бляшка).
Почему мы говорим об органоидности таких образований?
Чтобы ответить на этот вопрос, следует вспомнить, что микро-
бное сообщество представляет собой биологическую систему, в
которой различные виды, популяции и особи интегрированы в
единое образование. Этому служит создание субстрата среды
обитания микроорганизмов, обладающей определенным трофи-
ческим (в состав биопленки входят аминокислоты, сахара, пеп-
тиды, липиды, микро- и макроэлементы и многое другое, что
необходимо для питания микроорганизмов) и информационным
потенциалами, необходимыми для регуляции популяционной
кинетики. По своей сути описанный субстрат и является тем,
что отграничивает микроорганизмы от неживого, и одновремен-
но он является средой взаимодействия (интерфейсом) не только
между членами микробного сообщества, но и с мертвой матери-
альной основой, на которой он обитает.
14 Проблемы интеграции имплантатов в костной ткани
1Вспомните дискуссии 70-х годов в отечественной стоматологии по
поводу того, считать ли эмаль «живым» или «мертвым» субстратом (сда-
ется, что кавычки здесь вполне уместны!).
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
Мы не сомневаемся, не проводя, впрочем, полной аналогии
с приведенным выше примером, что существование таких спе-
циализированных приспособлений у живых систем является ре-
альным фактом, требующим самого глубокого исследования.
Обращаясь к проблеме интеграции имплантатов и импланта-
ционных материалов в тканевую среду реципиента, укажем, что
этому вопросу посвящены многочисленные исследования, в том
числе характеризующие область их контакта [29, 69, 80, 85, 106,
124, 161].
И, тем не менее, эта проблема остается актуальной и на со-
временном этапе развития медицинской науки. Это необходимо
для того, чтобы понять природу, биологическое содержание
процессов интеграции имплантатов и имплантационных матери-
алов в тканевую среду (в частности, в кость).
В связи с этим следует признать насущно необходимым изу-
чение:
• структур, формирующихся в области контакта имплан-
тат — тканевая среда (в частности, кость);
• их характеристик и, что важно, функций отдельных их
компонент (клеточных элементов и межклеточного веще-
ства);
• алгоритма их фиксации на поверхности имплантата;
• их кинетики и эволюции в процессе дифференциации
зоны контакта имплантата с живой средой.
Эти процессы определяют качество интеграции имплантата
(имплантационного материала). Являясь ее локальным проявле-
нием, они (со временем) позволят дать ей и количественную
оценку.
Мы склонны рассматривать субстрат области контакта имп-
лантат — тканевая среда как динамическое органоидное образо-
вание, посредством которого живой организм осуществляет ло-
кальное интегрирование имплантата в свою тканевую среду.
Гомеостаз, адаптация, компенсация. В заключение этого раз-
дела следует остановиться еще на одном кардинальном аспекте
разделения мертвой и живой материи. Имеется в виду сохране-
ние упорядоченности живой материи при взаимодействии с
мертвой.
Кардинальным свойством всех живых систем является сохра-
нение постоянства внутренней среды (гомеостаз) при изменяю-
Глава 1. Взаимоотношения живого и мертвого и их интеграция 15
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
щихся условиях, динамическая упорядоченность процессов, вос-
становление утраченного равновесия, эквифинальность (т.е.
способность и возможность достигать одного и того же конеч-
ного результата из разных начальных условий и различными пу-
тями). По сути дела это качество живых систем отражает широ-
чайший диапазон их приспособительных возможностей.
Эволюционировавшие живые системы представляют собой
многоуровневые образования, в организации которых можно
выделить отдельные, но органично связанные между собой бло-
ки различной сложности по составу, структуре и функциям.
Наиболее древним в филогенезе и простейшим по организа-
ции следует признать молекулярный уровень. На этом уровне
произошло формирование самоподдерживающихся и саморегу-
лирующихся живых систем, в которых закрепились максимально
устойчивые структуры и реакции, обеспечивающие осуществле-
ние строго упорядоченных процессов универсального значения
[62].
Одновременно живой системе присуща высокая подвиж-
ность ее функциональных блоков, их способность объединяться
в системы более сложного порядка, что придает целостной жи-
вой системе чрезвычайно многообразные формы приспособляе-
мости к среде, т.е. способность создавать новые формы связи и
взаимодействия с ней, новую информацию, новые уровни орга-
низации.
Устойчивость и консерватизм структур и динамических сте-
реотипов их реакций в процессе жизни непрерывно вступают в
диалектическое противоречие с принципом изменчивости, окра-
шивающим все реакции организма.
Слаженная совокупность химических превращений, направ-
ленных на сохранение, «самообновление» и развитие живой сис-
темы, гарантирует непрерывность «равновесного потока» жиз-
ненных отправлений этой системы [9].
Адаптация, по определению одного из самых крупных спе-
циалистов патологической физиологии в области «Теории адап-
тации» профессора Ф.З. Меерсона — это процесс приспособле-
ния организма к внешней среде или к изменениям, совершаю-
щимся в самом организме [41].
Адаптация, приспособление, компенсация нарушенных фун-
кций — это, по утверждению одного их крупнейших патологов
Д. C. Саркисова (1987), «прежде всего, изменение скоростей
16 Проблемы интеграции имплантатов в костной ткани
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
компенсаторно-приспособительных биологических реакций,
...нацеленных на восстановление нарушенного гомеостаза и нор-
мализацию соотношений между распадом и синтезом структур,
...сопровождающихся усилением одних функций при одновре-
менном торможении других» [53].
В этом, в сущности, верном определении можно усмотреть
некоторую неточность. Мы не склонны были бы ставить знак
равенства между терминами «адаптация» и «компенсация». На
наш взгляд, адаптация — это гомеостатическая реакция живой
системы, организма в рамках физиологических его возможно-
стей, осуществляющаяся при условии отсутствия морфофункци-
ональных нарушений в организме. Компенсация, компенсатор-
ная реакция – это ответ живой системы на повреждение, на
нарушение функции в условиях развивающейся патологии, на-
правленный на их устранение посредством включения «резерв-
ных» механизмов, таких, например, как регенерация [38].
В целом следует заключить, что приспособляемость или
адаптация и компенсация являются средством поддержания го-
меостаза — основополагающего качества жизни, условия суще-
ствования живых систем.
Глава 1. Взаимоотношения живого и мертвого и их интеграция 17
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
ÃËÀÂÀ 2
ИМПЛАНТАЦИЯ
И ИМПЛАНТАТЫ.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
Имплантаты и имплантационные
материалы.
Типы, биологическая активность.
На протяжении последних десятилетий в клинической стомато-
логии наблюдается интенсивное развитие средств и методов ко-
стнопластической хирургии, а также дентальной имплантологии.
Этот процесс опирается на успешную разработку и внедрение в
широкую клиническую практику все новых и новых трансплан-
тационных, а также различных имплантационных материалов и
конструкций из них. Основная задача состоит в восстановлении
морфо-функциональной адекватности элементов лицевого ске-
лета и зубочелюстного аппарата.
Длительное время единственным и непререкаемым в плане
его обоснованности источником пластического материала для
восполнения костных дефектов была костная ткань. Хорошо из-
вестно, что аутокость и лиофилизированный аллогенный кост-
ный материал могут давать хорошие результаты при пластике
обширных костных дефектов [7, 23, 31, 51, 52, 82, 135]. Многие
из авторов отдают предпочтение первому из них. Однако эффек-
тивность указанных средств и вместе с тем хирургических мето-
дов лечения при их использовании в качестве материала для за-
полнения костных дефектов варьирует в широких пределах от
пациента к пациенту, а в ряде случаев попытки их применения
оказываются и вовсе неудачными [49].
Наряду с блестящими результатами пластики дефектов кости
(иногда обширных) аутокостными, а у некоторых пациентов —
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
аллогенными трансплантатами известны случаи отторжения
трансплантатов, либо возникновения деформаций костных об-
разований в области трансплантации.
Кроме того, значительные трудности для широкого исполь-
зования костных трансплантатов связаны с их получением. Для
аутопластики требуется дополнительная достаточно травматич-
ная операция.
Что касается аллогенных костных трансплантатов, их приме-
нение обусловливает необходимость сбора «сырья», организа-
цию его обработки и стерилизации, а также создания банка
трансплантатов. Считается, что аутокостный материал эффек-
тивнее, чем аллогенный. Кроме того, не исключается риск ин-
фицирования аллогенного трансплантационного материала.
Интенсивное развитие костнопластической хирургии в зна-
чительной мере было связано с разработкой «искусственных»
остеопластических материалов. В зависимости от источников
костнопластические материалы можно подразделить на:
1. Аутогенные — источником материала является сам паци-
ент;
2. Аллогенные — донор — другой человек;
3. Ксеногенные — донор — животное;
4. Аллопластические — синтетические материалы, в том чис-
ле полученные из природных источников, например, ко-
раллов.
Существует несколько классификаций остеопластических
материалов, в частности, по происхождению и по способности
воздействовать на остеогенетические процессы. Остановимся в
качестве примера на одной из них, предложенной Edward S. Cohen
[98].
1. Остеоиндуктивные материалы — материалы, индуцирую-
щие рост кости
а. Аутогенный костный материал
Экстраоральный — подвздошная кость, ребро;
Интраоральный — костный трансплантат из ветви
нижней челюсти, из области подбородка, бугры верх-
ней челюсти, костная стружка, зоны экстракции;
б. Аллогенный костный материал
Аллотрансплантат из лиофилизированной кости (АЛК);
Глава 2. Имплантация и имплантаты. Теоретические основы 19
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
Аллотрансплантат из деминерализованной лиофилизи-
рованной кости (АДЛК);
2. Остеокондуктивные материалы. Эти материалы играют пас-
сивную роль, используются в качестве матрикса, по кото-
рому происходит новообразование костной ткани с ее
дифференциацией [147].
а. Аллогенные материалы
АЛК;
АДЛК.
б. Аллопластические материалы
Пористый гидроксиапатит (Остеограф/LD, Алгипор);
Непористый гидроксиапатит (Остеограф/В, Перма-
Ридж, Интерпор);
Биологически активное стекло (ПериоГлас);
НТР — полимер [158];
Сульфат кальция (Капсет);
в. Ксеногенные материалы
Пористый гидроксиапатит (Остеограф/N, Био-Осс).
3. Остеонейтральные материалы. Инертные, как правило, не-
резорбируемые материалы используются для заполнения
афункциональных пространств. К этой группе относятся:
дурапатит, непористый гидроксиапатит (Интерпор, Перма
Ридж, Остеограф/Д).
В приведенной классификации некоторые материалы отно-
сятся одновременно к различным группам, так как ряд из них
характеризуется признаками, присущими разным группам.
Большая группа материалов для костной пластики ксеноген-
ной природы создана на основе гидроксиапатита (ГА), они по-
дразделяются на:
1. Натуральные (биогенные) — в качестве источника получе-
ния используют кости крупного рогатого скота, животных.
Рассасываются при замещении собственной костью паци-
ента путем клеточной резорбции. К препаратам этого типа
относятся: Остеограф/N, Био-Осс. Предпочтительны в
силу указанного выше механизма их резорбции.
2. Резорбируемые синтетические материалы — рассасываются
в тканевой среде очень медленно, что служит препятстви-
20 Проблемы интеграции имплантатов в костной ткани
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
ем к активному регенерационному процессу, иногда вовсе
его исключает. К ним относятся: Остеограф/LD, Остео-
Ген. Применяются в хирургической практике в качестве
замены биогенному ГА, однако из-за отмеченной выше
диссоциации процессов резорбции с темпами репаратив-
ного остеогенеза показания к их применению ограничены.
3. Нерезорбируемые синтетические материалы. К этой группе
препаратов ГА относятся: Перма Ридж, Интерпор, Остео-
граф/D. Применяют в случае необходимости создания
основы для съемных ортопедических конструкций, в част-
ности, при значительной атрофии альвеолярного отростка.
Фосфаты кальция, главным образом, ГА и трикальцийфос-
фат (как в виде обожженной керамики, так и резорбируемых не-
обожженных материалов) на протяжении ряда десятилетий при-
влекали к себе внимание врачей, практикующих в области кост-
но-реконструктивной хирургии.
Однако поле применения указанных выше биогенных и
синтетических материалов с целью стимуляции костнорепа-
ративных процессов после периода известного увлечения и не-
удач пришлось ограничить, так как опыт клинических наблю-
дений показал их низкую эффективность при значитель-
ных размерах дефектов кости. Так, в клинике мы наблюдали
отсутствие положительного результата в случае заполнения
крупного костного дефекта, образовавшегося после цистэкто-
мии, при этом гистологическое исследование засвидетельство-
вало весьма скудные признаки репаративного остеогенеза [6,
10, 49].
Тем не менее, в литературе имеется значительное число ра-
бот, указывающих на известное остеостимулирующее действие
ГА и материалов на его основе [4, 13, 14, 17, 25, 72, 107, 109].
По данным ряда авторов, величина прироста костной ткани
при использовании ГА колеблется в пределах 2,0±0,5 мм [4, 14,
107].
Однако суждения об эффективности различных материалов
при костнопластических операциях остаются крайне противоре-
чивыми, и проблема, несомненно, требует своей дальнейшей
разработки [11, 29, 31].
Глава 2. Имплантация и имплантаты. Теоретические основы 21
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
Экспериментально-морфологическое
исследование остеогенеза в области
инокуляции в костную ткань
гидроксиапатита и его композиций
Накапливающийся в клинике опыт ставит целый ряд вопросов,
которые нельзя решить средствами одного лишь эмпирического
поиска, не опираясь на уже достигнутые впечатляющие резуль-
таты теоретических исследований, проведенных в смежных ме-
дико-биологических дисциплинах, которые раскрывают тонкие
механизмы образования, развития и жизнедеятельности костной
ткани.
Предпринятые в лаборатории патологической анатомии
ЦНИИС экспериментально-морфологические исследования по
изучению эффектов костнопластических материалов (синтетиче-
ского ГА в виде мелкокристаллического порошка и его компо-
зиций с коллагеном, гранулята керамики ГА, КП-1, КП-3) выя-
вили некоторые общие черты, которые послужили основанием к
интерпретациям механизмов их (указанных пластических мате-
риалов) действия как фактора, стимулирующего процессы кост-
ной регенерации.
Гидроксиапатит (ГА) как неотожженная, так и «горячая»
его керамика, композиции на основе ГА с коллагеном, а также
такие зарубежные материалы, как Био-Осс и Алгипор и ряд
других, в большей или меньшей степени активизируют новооб-
разование костного вещества [15, 17, 18, 24, 25, 26, 28, 72, 107,
109].
В наших экспериментально-морфологических исследованиях
было установлено, что остеогенез в костных ранах осуществля-
ется в непосредственной топической связи с частицами подса-
женного материала [19, 27, 31].
Принципиально важным критерием для оценки инициирую-
щего остеогенез эффекта указанных выше костнопластических
материалов служило непосредственное прилегание вновь обра-
зовавшегося костного вещества к их депозитам, что обнаружива-
лось практически во всех наших экспериментальных наблюде-
ниях [29, 31].
22 Проблемы интеграции имплантатов в костной ткани
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
Композиции на основе коллагена и ГА
В опытах на собаках при изучении эффективности немедленной
имплантации, которая сопровождалась введением вместе с фто-
ропластовым имплантатом в лунки удаленных зубов компози-
ции коллагенового геля с мелкодисперсным ГА в пропорции 1:1,
мы наблюдали различные этапы эволюции частиц композиции в
области имплантации [17].
Следует заметить, что вокруг самих фторопластовых имплан-
татов довольно быстро формировалась фиброзная капсула
(рис. 1).
Субстанция испытуемой композиции поначалу проявляла
признаки резорбции. По-видимому, за счет ГА проникновение в
композицию клеточных элементов длительное время было за-
труднено. Даже через 30 суток, когда вокруг частиц композиции
уже отмечалось образование костного вещества, в самом резор-
бирующемся матриксе композиции они либо отсутствовали,
либо были представлены небольшим числом дегенеративно из-
мененных, часто пикнотичных клеток, гистогенез которых из-за
их деформации установить не удавалось (рис. 2).
Глава 2. Имплантация и имплантаты. Теоретические основы 23
Рис. 1. Микрофотограмма. Немедленная имплантация фторо-
пластового имплантата (сдвоенные стрелки) в лунку уда-
ленного зуба, 20 суток опыта. Фиброзная капсула у имп-
лантата (прерывистые стрелки). Новообразованные ко-
стные трабекулы в периимплантационной зоне (стрелки
углом). Ї100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
Через 90 суток картина в отдельных депозитах композиции
разительным образом менялась. В матриксе композиции, части-
цы которой в указанные сроки наблюдений подвергались посте-
пенной резорбции и оссификации, протекающей с периферии
частиц в центробежном направлении, отмечалось проникнове-
ние вытянутых фибробластоподобных клеток. Последние вполне
жизнеспособны, судя по их цитологическим характеристикам,
но в то же время лишены признаков активного синтеза костного
вещества. Иногда удавалось наблюдать врастание в композицию
отдельных мелких кровеносных сосудов (рис. 3).
Заметим, что в опытах с введением в лунку зуба комплекса
коллагена с мелкодисперсным «отожженным» ГА резорбция ми-
неральной фракции композиции протекала заметно медленней
[28]. До 90 суток не наблюдалось врастания клеточных элемен-
тов в сохраняющее мелкоячеистое строение вещество компози-
ции. Хотя закономерно наблюдалось образование на периферии
депозитов композиции гомогенного безклеточного оксифильно-
го вещества (остеоида). При этом местами новообразованная не-
зрелая костная субстанция подвергалась уплотнению. Новообра-
зованное костное вещество вокруг частиц композиции начинало
24 Проблемы интеграции имплантатов в костной ткани
Рис. 2. Микрофотограмма. Депозиты композиции коллагеново-
го геля с мелкокристаллическим ГА в лунке удаленного
зуба, 1 месяц опыта. Костное вещество (стрелки углом)
напластовывается непосредственно на депозит компози-
ции. Врастания клеточных элементов в материал не на-
блюдается. Ї100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
сливаться в единые поля. В костном матриксе появлялись отде-
льные костные клетки, постепенно нарастала дифференциация
костного вещества, и оно приобретало фиброзный характер
(рис. 4–6).
Таким образом, характер эволюции композиций на основе
коллагена и ГА и их взаимодействия с прилежащими тканевыми
структурами, несомненно, зависит от свойств ГА, входящего в
их состав (впрочем, как и коллагена).
Это положение подтверждается результатами наших наблю-
дений в экспериментах с различными композиционными ма-
териалами на основе коллагена и ГА. Так, в экспериментах с
КП-1 при его подсадке в область альвеолярного отростка уже
через 1 месяц в оссифицирующихся частицах пластического ма-
териала появлялись крупные округлые клетки, молодые остео-
бласты [24].
А на территориях, где располагались депозиты подсаженного
материала, между его частицами отмечалось интенсивное обра-
зование оксифильного гомогенного богатого клеточными эле-
Глава 2. Имплантация и имплантаты. Теоретические основы 25
Рис. 3. Микрофотограмма. Депозит композиции коллагенового
геля с мелкокристаллическим ГА в лунке удаленного
зуба, 3 месяца опыта. Отмечается врастание фибробла-
стоподобных клеток (стрелки углом) и мельчайших кро-
веносных сосудов (сдвоенные стрелки) в композицию и
отложение остеоидного вещества на периферии ее час-
тиц (одинарные стрелки). Ї200
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
26 Проблемы интеграции имплантатов в костной ткани
Рис. 4. Микрофотограмма. Немедленная имплантация фторопла-
стового имплантата в лунку удаленного зуба с введением
в зубную лунку композиции коллаген-ГА, 90 суток опы-
та. Новообразование костного вещества (прерывистые
стрелки) по краям частиц комплекса коллаген-ГА. Ї200
Рис. 5. Микрофотограмма. Немедленная имплантация фтороп-
ластового имплантата в лунку удаленного зуба с введе-
нием в зубную лунку композиции коллаген-ГА, 90 суток
опыта. Новообразованное костное вещество (сдвоенные
стрелки) по краям частиц комплекса коллаген-ГА. Вид-
ны отдельные костные клетки (одинарные стрелки).
Ї400
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
ментами остеоидного вещества, что отражало заметную активи-
зацию репаративного остеогенеза в области имплантации (рис.
7).
КП-3 рассасывался и подвергался оссификации иначе. Буду-
чи подсаженным в лунку удаленного зуба при операции немед-
ленной имплантации входящие в его состав мелкие частицы ке-
рамики ГА частью пропитывались оксифильной гомогенной
субстанцией и приобретали вид остеоидных отложений. Наряду
с ними можно было видеть гранулы, состоящие из мелкояче-
истого бесцветного вещества, очевидно, нерезорбировавшегося
ГА. Ни те, ни другие гранулы клеточных элементов, как прави-
ло, не содержали (рис. 8).
Через 90 суток во многих частицах материала отмечалось за-
мещение ГА новообразованным, нежно оксифильным, в основ-
ном бесклеточным остеоидным веществом (рис. 9).
Интересными были картины оссификации частиц КП-3, на-
ходящихся между выступами нарезки винтообразных импланта-
тов в опытах с непосредственной имплантацией в лунку удален-
ных зубов [29]. Через 12 месяцев после немедленной дентальной
Глава 2. Имплантация и имплантаты. Теоретические основы 27
Рис. 6. Микрофотограмма. Немедленная имплантация фторо-
пластового имплантата в лунку удаленного зуба с введе-
нием в зубную лунку композиции коллаген-ГА, 90 суток
опыта. Новообразованное костное вещество (сдвоенные
стрелки) по краям частиц комплекса коллаген-ГА. Вид-
на ячеистая структура композиции коллаген ГА (одинар-
ная стрелка). Ї400
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
28 Проблемы интеграции имплантатов в костной ткани
Рис. 7. Микрофотограмма. Введение композиции КП-1 в об-
ласть альвеолярного отростка при непосредственной им-
плантации (имплантат из фторопласта — одинарная
стрелка), 1 месяц опыта. Отложение остеоида вокруг ча-
стиц композиции (сдвоенные стрелки). В оссифицирую-
щиеся частицы композиции врастают остеобластоподоб-
ные клетки. Видны поля остеоида (стрелки углом). Ї100
Рис. 8. Микрофотограмма. Подсадка композиции КП-3 в об-
ласть альвеолярного отростка, 30 суток опыта. Гранулы
ГА композиции частью замещены оксифильной остео-
идной субстанцией (одинарная стрелка). Рядом гранулы
ГА, подвергающиеся резорбции (стрелки углом). Ї200
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
имплантации (винтовой титановый имплантат) вокруг частиц
КП-3 обнаруживались поля новообразованной костной ткани,
которые занимали пространства между выступами нарезки имп-
лантата. Частицы самой композиции пропитывались оксифиль-
ным веществом, в него прорастали тяжи из фибробластоподоб-
ных элементов (рис. 10).
При инокуляции гранул керамики ГА в краевые дефекты
нижней челюсти (эксперименты на кроликах) через 1 месяц
опыта также наблюдалось образование в краевых зонах частиц
ГА отложений плотного бесклеточного остеоидного матрикса
[19].
Кстати, следует заметить, что при всем нашем критическом
отношении к грануляту керамики ГА мы признаем обоснован-
ным рассматривать его при условии комбинации с другими ос-
теомодифицирующими агентами как пластический материал вы-
бора.
В экспериментальных исследованиях мы наблюдали посте-
пенную резорбцию и вместе с тем активное прорастание гранул
отожженного ГА фибробластическими элементами, при этом
важную роль в утилизации ГА и выведении его кристаллитов из
резорбируемых гранул играли макрофаги.
Глава 2. Имплантация и имплантаты. Теоретические основы 29
Рис. 9. Микрофотограмма. Подсадка композиции КП-3 в об-
ласть альвеолярного отростка, 90 суток опыта. ГА ком-
позиции замещен оксифильной остеоидной субстанцией
(одинарная стрелка). Ї100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
Наши опыты со стандартными экспериментально воспроиз-
веденными костными дефектами, заполненными гранулятом ГА,
колаполом и материалом КП-3, у кроликов и крыс дали подоб-
ную же картину новообразования костного вещества в интим-
ном контакте с частицами композиционного материала [15, 19,
24, 28]. При этом мы, что очень важно, как правило, наблюдали
картины полноценного замещения «горячей» керамики ГА кост-
ным веществом.
Таким образом, и это мы подчеркиваем, подсаженный мате-
риал не просто ускорял в целом регенерационные процессы в
костных дефектах, а во всех указанных случаях инициировал об-
разование костного вещества в зоне непосредственного контакта
с его субстанцией.
Второй момент, который, на наш взгляд, также является в
высшей степени важным, состоит в том, что вокруг депозитов
подсаженных материалов, расположенных вне костных дефек-
30 Проблемы интеграции имплантатов в костной ткани
Рис. 10. Микрофотограмма. Через 12 месяцев опыта, собака,
немедленная дентальная имплантация, винтовой имп-
лантат, в его ложе введен КП-3. Новообразованная ко-
стная ткань в пространстве между выступами нарезки
имплантата (стрелка). Депозит (стрелки углом) компо-
зиции пропитывается оксифильным веществом, в него
прорастают тяжи фибробластов. Ї100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
тов, не наблюдалось (либо наблюдалось исключительно редко)
образования костного вещества (рис. 11).
Что касается того, как происходит резорбция ГА, то следует
указать, что не последнюю роль в этом процессе играют макро-
фаги, которые захватывают кристаллические частицы фосфата и
и элиминируют их из области подсадки (рис. 12). При этом не-
малое число макрофагов, несущих в своей цитоплазме кристал-
лические включения, можно было видеть в отдалении от основ-
ных депозитов имплантированного ГА.
Этот момент играет исключительно важную роль в имплан-
тологии. Действительно, при внутрикостной имплантации в экс-
перименте удавалось наблюдать, сколь точно «привязано» ново-
образованное костное вещество к локализации введенного в
ложе имплантата пластического материала. Этот момент, в част-
ности, мы наблюдали в уже упомянутом выше эксперименте с
внедрением в лунку удаленных зубов у собак винтообразных им-
плантатов с одномоментным введением в имплантационное
ложе остеопластического материала КП-3 (см. рис. 10). Таким
образом, наличие костного дефекта при имплантации указанно-
го остеопластического материала являлось условием, необходи-
мым для стимулирования уже инициированного травмой репа-
Глава 2. Имплантация и имплантаты. Теоретические основы 31
Рис. 11. Микрофотограмма. Подсадка композиции коллагена +
гранулят ГА в костные дефекты, 6 месяцев наблюде-
ний. Частицы материала, включающего гранулы ГА
(стрелка), расположенные вне костного дефекта, окру-
жены клеточно-волокнистой соединительной тканью.
Ї100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
0
5
25
75
95
100
ративного остеогенеза, в чем и состоял, по-видимому, механизм
действия испытанных нами материалов.
И, наконец, следует еще раз особо подчеркнуть в качестве
важной характеристики ГА как остеопластического материала
его способность подвергаться по мере резорбции замещению ко-
стным веществом. Поначалу в краях депозитов материала обра-
зуется бесклеточный гомогенный оксифильный остеоид, затем
процесс оссификации захватывает все пространство, занятое ГА,
а в последующем на этом месте формируются фиброзные кост-
ные трабекулы (рис. 13).