Остеоинтеграция: как кость на самом деле срастается с титановым имплантом

Слово придумала группа Per-Ingvar Brånemark в Гётеборге, чей десятилетний отчёт об остеоинтегрированных имплантах в беззубой челюсти вышел в 1977 году, а рабочее определение дала статья Adell с соавторами 1981 года: прочная, прямая и долговременная связь между живой костью и винтовым титановым фиксатором, без мягких тканей между ними. К этому прилагались три условия — бережная хирургическая техника, долгое время заживления и правильное распределение напряжений после начала работы. Сорок пять лет исследований уточнили каждую часть этой фразы, не опрокинув ни одной.

В 2001 году Albrektsson и Johansson развели три слова, которые в разговоре с пациентами путают до сих пор. Остеоиндукция — это привлечение незрелых клеток и их побуждение стать костеобразующими; именно она движет заживлением большинства переломов. Остеокондукция — это рост кости вдоль поверхности, что титановый имплант допускает, а медь, серебро или костный цемент — нет. Остеоинтеграция — это устойчивое закрепление, возникающее из прямого контакта кости с имплантом. В челюстях это единственный способ закрепления с длинной историей высокой успешности; так ли он важен для эндопротеза тазобедренного сустава, отметили они, всё ещё обсуждается.

Самая интересная поправка пришла от самого Albrektsson в 2019 году, в работе вместе с Wennerberg. Их обзор доказывает, что оральный имплант биологически является инородным телом, а остеоинтеграцию лучше понимать как защитный ответ ткани на него: при достаточной стабильности кость формируется вокруг титана, чтобы отгородить от него организм. Эта переформулировка важна потому, что она предсказывает то, что мы видим клинически: связь динамична, она поддерживается непрерывной перестройкой и может быть утрачена, если равновесие между имплантом и тканью вокруг него нарушено. Она же объясняет, почему поверхность импланта стала самой изучаемой переменной в этой области.

Самое ясное описание каскада — статья Davies 2003 года, которая делит заживление на три фазы. Первая, остеокондукция: костеобразующие клетки мигрируют к поверхности импланта сквозь остатки кровяного сгустка, и движет этим активация тромбоцитов на самой поверхности. Вторая, образование кости de novo: эти клетки укладывают минерализованный матрикс прямо на имплант — эквивалент цементной линии в естественной кости, — что и даёт контактный остеогенез, а на подходящей поверхности и настоящую костную связь. Третья, перестройка, которая идёт медленнее и продолжается всю жизнь импланта. Главная мысль Davies в том, что важнейшие шаги первых двух фаз глубоко зависят от микроскопической текстуры поверхности импланта.

Berglundh, Abrahamsson, Lang и Lindhe наблюдали это в 2003 году на имплантах с намеренно выполненной полой камерой в витке, поставленных двадцати лабрадорам и изученных в сроки от двух часов до двенадцати недель. Пустая камера заполнялась сначала сгустком, затем грануляционной тканью, затем временным матриксом. Костеобразование начиналось на первой неделе, и — вот та находка, которую я объясняю каждому пациенту, спрашивающему, почему в первые недели надо быть осторожным, — между первой и второй неделей кость, прилегавшая непосредственно к резьбе, та самая, что обеспечивала импланту первичную механическую фиксацию, рассасывалась и замещалась новообразованной. Клинически импланты оставались стабильными всё время, но короткий период их стабильность была заимствована у новой кости, которая ещё только строилась.

Человеческие сроки прямо измерили Lang с соавторами в 2011 году. Небольшие титановые устройства ставили позади последних моляров у 49 добровольцев и извлекали вместе со столбиком окружающей ткани через 7, 14, 28 или 42 дня. Образование новой кости начиналось на первой неделе в губчатых участках и неуклонно нарастало. Доля поверхности в прямом контакте с новой костью составляла 12,2% через две недели и 32,4% через четыре на стандартной пескоструйной кислотно-протравленной поверхности и 14,8% и 48,3% на химически модифицированном гидрофильном варианте той же поверхности. К 42-му дню обе сошлись на 61,6% и 61,5%. Значит, шесть недель — это настоящая биологическая веха, а не условность, а преимущество гидрофильной поверхности — вопрос скорости в первый месяц, а не итогового результата.

Статья Meredith 1998 года дала этой области словарь, которым она пользуется до сих пор. Первичная стабильность механическая: она берётся из посадки импланта в кости в момент установки и зависит от качества кости, её количества, конструкции импланта и хирургической техники. Вторичная стабильность биологическая: её добавляют костеобразование и перестройка на границе раздела. Между ними лежит тот провал, который показали собаки Berglundh, когда механическую хватку рассасывают быстрее, чем строят биологическую связь. Meredith также описал резонансно-частотный анализ — небольшой датчик, который колеблет имплант и выдаёт коэффициент стабильности импланта, — а обзор Sennerby и Meredith 2008 года в Periodontology 2000 закрепил его как стандартный неразрушающий способ следить за этой кривой.

Может ли имплант нести нагрузку во время провала, зависит от того, насколько он смещается. Szmukler-Moncler с соавторами разобрали экспериментальную литературу в 1998 году и пришли к выводу, опрокинувшему исходное правило «три-шесть месяцев»: ранняя нагрузка сама по себе не оказалась вредной для остеоинтеграции. Напрямую с фиброзным окружением — той рубцовой муфтой, которая и есть гистологическое определение неудачи, — связана была только избыточная микроподвижность на границе раздела. Допустимый порог не был нулевым. Он лежал где-то между 50 и 150 микрометрами. Ниже него образуется кость, выше — рубец, и всё искусство немедленной нагрузки состоит в том, чтобы удержать каждый имплант по правильную сторону этой черты, пока он заживает.

Клиническим заместителем этого порога служит момент первичной фиксации. Рандомизированное исследование Ottoni 2005 года на 46 одиночных имплантах восстанавливало у каждого пациента один имплант временной коронкой в течение 24 часов, а второй оставляло заживать обычным порядком. Десять имплантов с немедленной реставрацией не прижились, и девять из этих десяти были поставлены с минимальным моментом 20 Н·см. Относительный риск неудачи падал примерно на 20% на каждые дополнительные 9,8 Н·см момента. Поэтому момент первичной фиксации измеряют на каждом импланте, который я ставлю, и поэтому показание ниже моего порога превращает зуб в тот же день в двухэтапный план прямо на месте. Временная конструкция — лёгкая часть; решает число.

Систематический обзор Wennerberg и Albrektsson 2009 года остаётся точкой отсчёта по текстуре поверхности. Из 1 184 найденных публикаций 1 064 пришлось отбросить, потому что в них не измеряли костный ответ на охарактеризованную поверхность, ещё 20 были посвящены в основном имплантам с кальций-фосфатным покрытием или циркониевым имплантам, и осталось 100 работ. Они ясно показали, что топография поверхности влияет на костный ответ на микрометровом масштабе, причём умеренно шероховатые поверхности — средняя шероховатость примерно от одного до двух микрометров — в ряде исследований давали более сильный костный ответ, чем более гладкие или более грубые. Они же обнаружили, что большинство работ характеризуют свои поверхности недостаточно, что поверхность, названную в одном исследовании шероховатой, в другом называли гладкой, и что методы измерения нуждаются в стандартизации. История этой области, написанная Buser в 2017 году, приписывает именно переходу к умеренно шероховатым поверхностям то, что протоколы ранней и немедленной нагрузки вообще стали возможны.

За пределами микрошероховатости данные быстро истончаются, и стоит сказать точно, где именно. Обзор Albrektsson и Wennerberg 2019 года заключает, что изотропная умеренно шероховатая поверхность показала лучшие клинические результаты, чем минимально шероховатые или очень грубые поверхности прежних лет, но что нет клинических данных в пользу какого-либо конкретного наноразмерного рисунка, что польза от химии поверхности возможна, но не доказана, а у гидрофильных поверхностей есть обнадёживающие данные на животных без клинического подтверждения лучших исходов. Обзор Rupp 2018 года приходит примерно туда же: гидрофильные поверхности наглядно улучшают ранний контакт с кровью и заживление раны, но поверхность, спроектированная под одну тканевую границу с предсказуемой избирательностью, по их словам, всё ещё далека. Обзор модификаций поверхности Smeets с соавторами 2016 года — честный каталог того, что пробуют (лазерная абляция, кристаллическое осаждение, белковые и ростовые покрытия), и столь же честный отчёт о том, сколько из этого остаётся экспериментальным.

Поэтому, когда буклет производителя описывает поверхность как биоактивную, наноструктурированную или ускоряющую интеграцию, я читаю это на фоне тех двух обзоров. За умеренно шероховатой текстурированной поверхностью стоят десятилетия клинических исходов. Надстройки над ней могут быть настоящими, и человеческие данные Lang говорят, что гидрофильный вариант действительно покупает скорость в первый месяц, но никто ещё не показал, что из-за них пациент теряет меньше имплантов. Я выбираю системы имплантов по доказанной части, а остальное считаю возможным бонусом. Страница о материалах объясняет, какими системами мы работаем и почему.

Если сложить биологию вместе, получается последовательность, а не единое время заживления. Дни с первого по седьмой: сгусток, затем временный матрикс, причём первая новая кость уже появляется в губчатых участках. Недели первая-вторая: заимствованную механическую хватку начинают рассасывать и замещать — это то окно, в котором подвижность важнее всего. Недели с четвёртой по шестую: контакт кости с имплантом круто растёт, примерно удваиваясь у добровольцев Lang между 14-м и 42-м днём. После шести недель: перестройка продолжается годами, а граница раздела поддерживается тем же обновлением, которое поддерживает любую другую кость в организме.

Протокол, который я выбираю для конкретного импланта, следует этой кривой. Имплант с высоким моментом первичной фиксации, в плотной кости, жёстко объединённый с другими по всей челюсти, может нести временную конструкцию с первого дня, потому что его микроподвижность остаётся ниже порога, — вот биология, стоящая за зубами в тот же день, и поэтому решение принимают на операции с динамометрическим ключом в руке, а не на консультации. Одиночный имплант в мягкой кости верхней челюсти или имплант, поставленный в участок после пластики, оставляют без нагрузки на время провала и восстанавливают, когда вторичная стабильность подтверждена. Ни один из двух протоколов не лучше; это правильные протоколы для разных границ раздела.

Ваша часть в первые шесть недель механическая, а не медицинская. Не жевать на временной конструкции, выведенной из прикуса, не трогать участок языком или слишком усердной щёткой и не курить, потому что курение ухудшает кровоснабжение, от которого зависит весь каскад. Руководство о том, что есть, превращает это в меню. Если в этом окне что-то ощущается подвижным, это повод позвонить в тот же день: имплант, который смещается во время провала, — единственная ситуация, в которой ожидание делает исход хуже.

Трактовка остеоинтеграции как реакции на инородное тело принята не всеми, и обзор Buser 2017 года перечисляет её среди живых споров этой области наряду с дискуссией о том, как определять периимплантит. Если Albrektsson прав, то некоторая убыль маргинальной кости вокруг имплантов — это иммунное равновесие, а не инфекция, и это изменило бы то, как мы читаем рентгеновский снимок. Этот вопрос сейчас разбирают в лаборатории, и я ожидаю, что он повлияет на клинические рекомендации в течение десятилетия.

Практический пробел — это способ получше увидеть вторичную стабильность до того, как её проверит прикус. Резонансно-частотный анализ полезен, но груб. Работы по периимплантным биомаркерам, по ультразвуковой визуализации границы раздела и по обработкам поверхности, укорачивающим провал, — включая ультрафиолетовую фотофункционализацию, которую я разбираю в обзоре о будущем, — нацелены ровно на это окно. Пока оно не созрело, момент первичной фиксации и время остаются двумя инструментами, которым я доверяю, а данные о долгосрочной выживаемости подтверждают, что при аккуратном обращении их достаточно.