Dostavba kosti pomocí bioaktivního kalcium - fosfosilikátového materiálu Aron Gonshor, PhD, DDS Lanka Mahesh, BDS, MBA, MS Stephen A. Saroff, DDS, MSD Frederic P.C. Joachim, DDS, MSc Jacques A. Charon, DDS, MSc STRUČNÝ VÝTAH Předmět: Dlouhodobá úspěšnost zubních implantátů je často podmíněna doplněním kostního materiálu před nebo během implantace. Optimální doba pro zformování nové kostní tkáně je 6 až 9 měsíců, při použití jiných transplantátů než autologních dokonce i déle. Využití alogenních štěpů zase často brání autoimunitní reakce příjemce, která zapříčiní odmítnutí štěpu. Metoda: Tato studie hodnotí formování kosti na 22 případech, kdy byla doplněna poextrakční rána alveolu pomocí bioaktivního kalcium-fosfosilikátového materiálu (CSP). Výsledky: Po 5 až 6 měsících od aplikace dostavbového materiálu vyšetření ukázala, že kost má typické vlastnosti a stavbu (radiografické vyšetření prokázalo normální trabekulární strukturu kosti). Histomorfologické testy odhalily, že tkáň se skládala z 48% z normální vitální kosti a pouze 2% tvořil dostavbový materiál. A průměrná doba hojení byla pouhých 5 a půl měsíce. Závěr: Vysoký obsah vitální kosti po relativně krátké době hojení naznačuje, že CPS (kalcium-fosfosilikátový materiál) může být vhodnou volbou pro regeneraci kosti v takových případech jako například: zachování alveolárního hřebenu či zákroky související s implantací. ÚVOD Extrakce zubů jsou primárně výsledkem periodontálních onemocnění, zubních kazů a traumat. Zubní kaz je endemická a hlavní příčina ztráty zubu v západních civilizacích. Periodontální choroby jsou zodpovědné za 30 až 35% extrakcí u lidí starších 40 let. Z klinického hlediska je nejdůležitější nahradit chybějící zub tak, jak si to přeje pacient. Proto je velmi důležité po extrakci zubu zachovat výšku a stav alveolární kosti bez ohledu na to, jak budeme v budoucnu zub nahrazovat. Autologní kostní štěpy (štěpy od téhož pacienta) jsou považovány za zlatý standard. Používají se při zaplnění rozsáhlých kostních defektů zejména po cystách, nádorech a velké alveolární resorpci, které zanechávají nedostatečné množství kosti pro zavedení dentálního implantátu. Většinou se používá spongiózní kost, která je bohatá na mezenchymální buňky a zejména ty se zapojují do procesu osteogeneze. Nicméně některé situace znemožňují použití autologních štěpů (příliš rozsáhlé defekty, nedostatek tkáně pro odběr transplantátu, potřeba další dostavby kosti, ). Probíhající vývoj na poli biomateriálů zlepšil vlastnosti a chování umělých kostních dostavbových materiálů. Cílem bylo posoudit vztah umělého materiálu a hostitele. Alloplastický bioaktivní dostavbový materiál by mohl být správnou volbou. Bioaktivní materiál je definován jako látka, která navodí biologickou odpověď bránící vazivovému hojení kostního defektu. Místo toho podpoří formování nové kostní tkáně. Chová se tak například bioaktivní skleněná keramika při kontaktu s kostí. První bioaktivní materiál vznikl v roce 1971. Jednalo se o 4 složkový oxid skládající se z: 45% oxidu křemičitého, 24,5% sodíku, 24,5% vápníku a 6% fosforu. Tento produkt se postupem času vyvíjel a dnes se prodává pod značkou NovaBone Dental Putty. Dnešní složení se nepatrně změnilo, ale stále ho tvoří 4 komponenty: 55% středně velkých částic kalcium-fosfosilikátu, 14% malých částic kalcium-fosfosilikátu, 12% etylenglykolu a 19% glycerinu. V zubním lékařství se tato látka používá k regeneraci kosti po periodontálních defektech, výplni alveolárních ran a navýšení kosti oproti maxilárnímu sinu. DentalCare magazín 5 / 2012 15
Záměrem této studie bylo klinicky, radiograficky a histologicky zhodnotit CPS jako dostavbový materiál lidské kosti v poextrakčních ranách. a ty byly zavedeny za dalších 3-6 měsíců. Několik pacientů se však rozhodlo nepodstoupit implantaci a našli si jiné řešení chybějícího zubu. MATERIÁLY A METODY Materiály: Bioaktivita se začne projevovat ihned po aplikaci materiálu. Malé částice CPS začnou uvolňovat ionty vápníku a fosforu do okolí. Zhruba po týdnu působení se vstřebá všechen glycerin, který uvolní do krve navázané větší molekuly CPS. Dále se rozbijí vazby mezi křemíkem a kyslíkem a uvolní se tak kyselina křemičitá, která na povrchu částic vytvoří negativně nabitý gel. Za pár hodin se v gelu vytvoří kalcium fosfát, který postupně krystalizuje a vytváří novou vrstvu apatitu. Bioaktivita se začne projevovat na povrchu této vrstvy v okamžiku, kdy se do struktury apatitu začleňují molekuly kolagenu, glykoproteinů a mukopolysacharidů. Tento proces pomůže vytvořit přímé chemické vazby s kostí hostitele. Biopsie: V den implantace, před samotným zavedením implantátu, byla provedena biopsie z centra kosti. Lékaři použili trepanační jehlu o vnitřním průměru 2,7mm, aby získali vzorek kosti. Ten se ponořil do 10% roztoku formalinu kvůli fixaci. 14 z 22 vzorků bylo dekalcifikováno a tito pacienti podstoupili implantaci. Zbylých 8 vzorků (nedekalcifikovaných) bylo odesláno na další histomorfologické testy. Histologie: Nedekalcifikované vzorky se v laboratoři ponořily do speciálního roztoku, aby došlo k dekalcifikaci. Vzorky se pak obarvily eosinem a podstoupily histologickou analýzu. Další vzorky se po 9 denní lázni v alkoholu zbavily vody, poté byly napuštěny pryskyřicí a nakrájeny na ultratenké řezy tak, aby mohly být pozorovány polarizovaným mikroskopem. Metody: Studie se účastnilo 22 pacientů (14 mužů a 8 žen) ve věku mezi 25 a 79 let a všichni potřebovali extrakci zubu. Chirurgické výkony se prováděly pouze v soukromých chirurgických praxích. Pacienti byli vyšetřeni a všem byly poskytnuty jak písemné tak ústní informace o terapii. Celá studie probíhala od října 2008 to srpna 2010. Kritéria pro výběr pacientů zahrnovala: absenci akutně probíhající parodontální či odontogenní choroby, ženy nebyly těhotné a během studie nesměly otěhotnět, žádný pacient nesměl trpět rakovinou či HIV, pacienti se neléčili s žádným onemocněním tvrdých i měkkých tkání (osteoporosa, autoimunitní choroby, hyperparathyreosa, ). Všechny případy účastnící se studie byly řešeny stejně. Dostavba kosti CPS materiálem byla provedena ihned po extrakci zubu. Zuby určené k extrakci měly jen nepatrné poškození periodontia. Nejčastěji se jednalo a zub s frakturou. Lékaři věnovali maximální pozornost, aby celá extrakce proběhla atraumaticky, aby byla ochráněna okolní kost. Každý případ s nápadným poškozením alveolární stěny byl ze studie vyloučen. Po extrakci zubu lékař provedl egalizaci kosti a odstranil veškerou zánětlivou granulační tkáň. Také se přesvědčil, že veškeré krvácení bylo zastaveno. Prázdný alveol byl posléze vyplněn CPS. Lékař musel postupovat opatrně, aby se nedotkl navrstveného materiálu rukavicí. Objem použitého materiálu se pohyboval v rozmezí od 0,5 do 1 ml. Nebyla aplikována žádná membrána. Rána byla opatřena volnými stehy, které příliš nenapínaly tkáň. Žádný z pacientů neužíval antibiotika před ani po výkonu. Naopak všichni pacienti si museli vyplachovat ústa vodou s chlorhexidinem. Všem pacientům byly provedeny rentgenové snímky před i po zákroku. Kontrolní vyšetření probíhala po 1, 2-3, 6-8 týdnech a po 3-4 měsících. Při posledním sezení se provedla konzultace ohledně implantátů Histomorfometrie: Všechny vzorky byly hodnoceny z pohledu histomorfometrie. To znamená, že byly digitálně zaznamenány pomocí mikroskopu Carl Zeiss a digitálního fotoaparátu Nikon Coolpix 4500. Histomorfometrický záznam byl dokončen pomocí několika počítačových programů (např. Adobe Photoshop, ). Hodnocené parametry zahrnovaly celkový objem kosti a procentuální zastoupení reziduálního CPS materiálu. VÝSLEDKY Celkem se během studie ošetřilo 22 alveolů. 17 z nich bylo v horní čelisti (11 ve frontálním úseku a 6 v laterálním úseku). Zbývajících 5 případů v dolní čelisti připadlo pouze na laterální úsek. Za 5-6 měsíců (v průměru za 5,4 měsíce) se kost znovu zformovala tak, že měla konzistentní strukturu a žádné viditelné známky po dostavbovém materiálu. Lékaři potvrdili, že z klinického hlediska nedokázali pocitem rozeznat, jestli vrtali do normální zdravé nebo do dostavěné kosti. Přítomné krvácení během implantace dokázalo, že vytvořená kost je dobře vaskularizovaná. Rentgenové snímky prokázaly hustou kostní tkáň v místech, kde byl dříve zubní alveol. Trámčitá struktura nově vzniklé kosti velmi připomínala strukturu přirozené kosti. Dobrým příkladem je 74 let stará žena, která se studie účastnila s píštělí v oblasti horních premolárů vpravo. RTG snímek prokázal periapikální lézi v důsledku fraktury kořene. Po důkladném vyšetření a zhodnocení všech možností byla indikována extrakce zubu a následná implantace. Po atraumatické extrakci zubu lékař usoudil, že množství kosti pro implantát není dostatečné. Kost chyběla zejména na vestibulární straně alveolárního výběžku. Lékař tedy aplikoval CPS a pozval pacientku na další kontrolu za 4 měsíce. Stav kosti byl 16 DentalCare magazín 5 / 2012
tou dobou již vyhovující, a proto se stomatolog rozhodl implantovat již po 4 měsících hojení. Klinické a RTG vyšetření ukázalo, že nově vzniklá kost je naprosto plnohodnotná, což dokázala i vizuální kontrola po odklopení sliznice. Kost byla naprosto zdravá, pevná a přirozeně krvácela. Bylo tedy možné začít s implantací, před kterou byl samozřejmě odebrán vzorek kosti pro histologickou laboratoř. Ta zpětně potvrdila výborný stav kosti. Po 6 měsících, kdy se vhojoval implantát, byla nasazena korunka. DISKUZE Výsledky této studie ukazují, že materiál CPS dokáže zregenerovat kost v poextrakčním alveolu tak, že je vhodná pro následné zavedení implantátu. Další výhodou je, že není nutné odebírat kostní štěp z jiné části těla, takže pacientovy nehrozí případná zdravotní rizika. Vlastnosti CPS jsou tedy velmi působivé. Z historického hlediska měly biomateriály za úkol pouze nahradit ztracenou nebo poškozenou tkáň. Materiály jako například bioaktivní sklo však již dokázaly podpořit regeneraci okolní tkáně, takže se defekt zhojil plnohodnotně (bioaktivní sklo podporuje tvorbu trámčité kostní struktury, která svým objemem a mechanickými vlastnostmi odpovídá kosti přirozené). Složité mechanismy na povrchu částic a kinetika, kterou CPS ovlivňuje kost, byly velmi podrobně studovány. Jasné je to, že povrchové reakce se odehrávají v poměrně krátké době (prvních 2-4 dny). Následuje fáze, kdy dochází k přichycení kmenových buněk na povrch materiálu a následná proliferace a diferenciace osteoblastických buněk. Výzkum prokázal, že jsou to právě rozpuštěné ionty CPS, které podpoří diferenciaci osteoblastů. Ionty křemíku a vápníku stimulují geny, které řídí proliferaci i diferenciaci osteoblastů. Analýzy genů ukázaly, že již po několika hodinách působení částic CPS na primární osteoblasty došlo k aktivaci transkripčních a růstových faktorů. Cílem celé studie bylo poukázat na fakt, že CPS molekuly jsou schopné stimulovat buněčné řady a mají tak velkou budoucnost v tkáňovém inženýrství a terapii některých chorob. Navíc mají ionty CPS nezanedbatelné antimikrobiální účinky, které souvisejí s jejich schopností regulovat ph. podmínky pro klinické pokusy či způsob vyhodnocování). Proběhlo i několik studijních operací, při kterých byla provedena augumentace sinu. Lékaři porovnávali dvě metody. Při jedné použili 100% štěp z pánevní kosti a při druhé použili jen 10-20% štěp pánevní kosti a zbytek doplnili CPS. Výsledky jednoznačně ukázaly, že CPS urychlilo hojení z původních 12 na 6 měsíců. V naší studii došlo k regeneraci kostní tkáně bez jakýchkoliv potíží. Došlo k evidentnímu zformování nové kosti včetně jejího trabekulárního uspořádání, osteocyty uvnitř lakun a dokonce se uvnitř vytvořila i kostní dřeň. Kost se tvořila kolem částic CPS, které se postupem času zmenšovaly. Došlo také k výborné vaskularizaci nově vzniklé kosti, což je pro další hojení tkáně naprosto nezbytné. Během studie nedošlo k úbytku dostavbového materiálu nebo nově vzniklé kosti, ovšem pro jednoznačné potvrzení stálosti materiálu bude potřeba dlouhodobých studií. Po dobu, co byli pacienti sledováni, nevznikla v okolí umělého materiálu ani v jednom případě výrazná zánětlivá reakce, což značí dobrou tkáňovou kompatibilitu. ZÁVĚR Poměrně vysoký obsah vitální kosti po relativně krátké hojící době naznačuje, že bioaktivní kalcium fosfosilikátový materiál je vhodnou volbou pro regeneraci kostních defektů za účelem zachování výšky alveolárního výběžku či získáním dostatečně objemné kosti pro zavedení implantátu. Klinické studie na lidech se zabývaly zejména nápravou periodontálních a alveolárních defektů. Existuje však i několik dalších výzkumů, které sledovaly účinky CPS. Zdá se, že CPS by mohl mít využití i v ortopedii. Klinické výsledky ukazují, že CPS materiál má při léčbě periodontálních defektů stejné výsledky jako alogenní kostní štěp. Je však nutné podotknout, že někteří autoři zaznamenali jen nepatrnou kostní regeneraci a jejich výsledky tak nebyly zcela uspokojivé. Takové rozdíly mohou být zapříčiněny řadou faktorů (některá onemocnění pacientů, hloubka kostního defektu, 1 Aplikace CPS materiálu do čerstvé extrakční rány. DentalCare magazín 5 / 2012 17
2a 2b Slizniční píštěl v oblasti zubu 14. Předoperační RTG snímek, který ukazuje periapikální projasnění a frakturu kořene. 3 4a Aplikace CPS do alveolu v oblasti 14. Povšimněte si ztráty bukální stěny. Okluzní pohled na zregenerovaný alveolární výběžek a bukální část. 4b 5 RTG zregenerovaného alveolu. Všimněte si správné trámčité struktury kosti. Okluzní pohled na implantační osteotomii s dobrou vaskularizací kosti. 6 7 50x zvětšený pohled na dekalcifikovanou kost. Všimněte si oblastí husté vitální kosti.. Extrahovaný zub 37, stěny alveolu zachovány. Výřez: Extrahovaný zub s dnes pendens. 18 DentalCare magazín 5 / 2012
PR ČLÁNEK 8 9 V alveolu je aplikován CPS. Povšimněte si krve prosakující do materiálu. 10a RTG zhotovený 5 měsíců po operaci. Hustota dostavěné kosti je srovnatelná s kostí nativní. 10b 40x zvětšený histologický preparát kalcifikovanou zdravou kostní tkáň. ukazující 100 násobné zvětšení demonstruje mineralizovanou kost s osteoblasty a částicemi CPS materiálu. (ag, lm, sas, fpcj, jach) reklama MADEIRA / RELAX Cena TERMÍN: 6. května - 13. května 2013 Doprovod Školné s pobytem kredit 23.990 Kč 26.990 Kč uplatníte na libovolných produktech DentalCare Tento ostrov byl objeven až v roce 1419 Kryštofem Kolumbusem. Je to ohromně klidné místo, až starosvětsky vzdálené dnešnímu civilizačnímu shonu jako stvořené pro výlety a objevování. Na Madeiře můžete nalézt několik světů najednou i přes její zdánlivě malou plochu. Nádherné bujné zelené hory, zčásti podobné Jižní Americe. Přímořská městečka nabízející úchvatné výhledy na modro modrý široký oceán. Madeira má nepřeberné množství přírodního bohatství. Ve volné přírodě rostou orchideje, strelicie, kaly a jiné exotické květiny. Květy jsou na Madeiře všudypřítomné a jejich krása a vůně pohladí po duši každého člověka. Po celém ostrově jsou zavedeny zavlažovací kanály levadas, je jich až na 2000 km. Podél nich lze podnikat nenáročné vycházky i túry ostrovem. Pro milovníka přírody a hor je to ideální místo pro aktivní odpočinek. PŘIHLÁŠKY A INFO: +420 412 384 013 19 DentalCare magazín 5 / 2012 www.dentalplus.cz skoleni@dentalcare.cz