Zastosowanie materiału na bazie szkła aktywnego Glassbone do odbudowy ubytków kostnych Autorzy _ lek. med. chir. stom. Roman Borczyk, lek. dent. Krzysztof Maçkowiak Ryc. 1 Ryc. 2 Ryc. 3 Ryc. 1_Skan CBCT w projekcji czołowej w okolicy 15 przed zabiegiem podniesienia dna zatoki szcz kowej. Widoczna koêç resztkowa o wysokoêci 4mm. Ryc. 2_Kontrolne zdj cie wewnàtrzustne po zabiegu podniesienia dna zatoki z wykorzystaniem materiału Glassbone. Ryc. 3_Zdj cie kontrolne po podniesieniu zatoki i jednoczesnej implantacji w okolicy 14, 15. 08 implants _Wprowadzenie Ubytki tkanki kostnej w obrębie szczęki i żuchwy utrudniają leczenie implantologiczne i protetyczne oraz mają negatywny wpływ na estetykę uzupełnień. Współczesna stomatologia korzysta z różnego rodzaju materiałów przeznaczonych do odbudowy utraconej kości, które pozwalają zachować lub odtworzyć pierwotny kształt wyrostków zębodołowych. Jedną z grup materiałów syntetycznych do regeneracji kości stanowią szkła aktywne biologicznie o właściwościach osteokondukcyjnych i osteostymulacyjnych. Bioszkła, w odróżnieniu od materiałów pochodzenia naturalnego, nie przenoszą cho -rób zakaźnych. W niniejszej pracy opisano 4 przykłady zastosowania klinicznego bioszkła aktywnego Glassbone (Noraker). Materiał odznaczał się wysoką biozgodnością, w żadnym przedstawionym przypadku nie zaobserwowano reakcji zapalnej. Łatwość aplikacji i bezpieczeństwo stosowania bioszkła aktywnego Glassbone umożliwiają wprowadzenie do praktyki nowych zabiegów lekarzom, którzy nie mają doświadczenia w chirurgii stomatologicznej. Utrata kości jest częstym problemem w stomatologii. Przyczyną zaniku tkanki kostnej może być zaawansowana choroba przyzębia lub zmiany patologiczne w okolicy wierzchołków korzeni. Zanik kości jest też następstwem ekstrakcji zębów nasila go noszenie protez ruchomych. Ubytki kostne wpływają niekorzystnie na ukształtowanie podłoża protetycznego i utrudniają późniejsze leczenie implantologiczne. Zastosowanie technik augmentacji tkanki kostnej pozwala zachować prawidłowy kształt i objętość wyrostka zębodołowego po zabiegach ekstrakcji oraz po usunięciu zmian patologicznych toczących się w kości, zapobiegając nieestetycznym deformacjom anatomicznym. Techniki regeneracji kości są stosowane również w celu odtworzenia podłoża kostnego dla protez, mostów oraz implantów.
Ryc. 4_Po lewej widoczny przekrój strzałkowy CBCT w okolicy 41. Po prawej widaç ubytek koêci w okolicy 41 w projekcji 3-D. Zaplanowano implantacj natychmiastowà z odbudowà koêci preparatem Glassbone. Ryc. 5_Kontrolne wewnàtrzustne zdj cie z bowe w okolicy 41 po implantacji z równoczesnà odbudowà koêci materiałem Glassbone. Ryc. 4 Ryc. 5 Ryc. 6_Zàb 11 z pionowym zanikiem koêci. Na zdj ciu RVG widoczne du e ubytki koêci. Ryc. 6 10 implants _Materiały stosowane do odbudowy tkanki kostnej Istnieje kilka metod augmentacji tkanki kostnej stosowanych w stomatologii. Do odbudowy kości można wykorzystać tkankę własną pacjenta (przeszczep autogeniczny), tkankę pozyskaną z banków kostnych (przeszczep allogeniczny), materiał pochodzenia zwierzęcego (wszczep ksenogeniczny) lub materiał syntetyczny (alloplastyczny). W przypadku przeszczepów autogenicznych brak bariery immunologicznej pozwala osiągnąć dobre rezultaty leczenia oraz ominąć problem powikłań i odrzutów. Metoda ta nie jest jednak często akceptowana przez pacjentów ze względu na konieczność przeprowadzania dodatkowych zabiegów w celu pobrania tkanki do przeszczepu. Niedogodnością jest też wydłużenie czasu trwania operacji i większe dolegliwości pozabiegowe. Istotnym problemem jest dostępność odpowiedniej ilości kości dla przeszczepu. Przeszczepy allogeniczne wiążą się z pozyskaniem materiału z banku tkanek. Materiał do przeszczepu stanowi kość ludzka specjalnie przygotowana, poddana procesom fizycznym i chemicznym pozbawiającym ją czynników zakaźnych i zmniejszającym ryzyko infekcji. Procedura sterylizacji nie eliminuje jednak w 100% ryzyka infekcji bakteryjnych i wirusowych. W przeszłości odnotowano przypadek przekazania wirusa HIV-1 poprzez przeszczep allogeniczny kości. Proces przygotowania materiału zmniejsza jego wytrzymałość i nie pozostaje bez wpływu na proces osteogenezy. Dużą wadą tego typu przeszczepów jest ich wysoki koszt. Na rynku są dostępne materiały pochodzenia zwierzęcego w postaci odbiałczonych kości bydlęcych, np.: Bio-Oss (Biomateriale Geistlich), Osteograf/N (Densply Friadent) lub końskich, np. Bio-Gen (Bioteck). Materiały te cechuje wysoka biozgodność, a budową przypominają kość ludzką. Wykorzystanie materiałów odzwierzęcych wzbudza jednak wiele kontrowersji wynikających z przenoszenia obcego materiału genetycznego. Alternatywą dla materiałów pochodzenia naturalnego są materiały syntetyczne. Ich zaletą jest bezpieczeństwo nie ma możliwości przeniesienia chorób zakaźnych ani powstania odczynów zapalnych. Substytutami syntetycznymi kości są m.in. materiały na bazie hydroksyapatytu, np.: Osteograf/D (Densply Friadent), Straumann Bone Ceramic (Straumann) NanoBone (Artoss) oraz szkła aktywne biologicznie takie, jak: BioGran (Biomet), Perioglass (NovaBone), Glassbone (Noraker). Bioszkła mają większą wytrzymałość mechaniczną niż materiały hydroksyapatytowe i wykazują wyższy stopień resorbowalności, co umożliwia szybszą regenerację kości.
_Szkło aktywne biologicznie jako materiał kościozastępczy Szkła bioaktywne stanowią grupę materiałów kościozastępczych, stworzonych na bazie krzemionki. Ich skład chemiczny jest analogiczny do naturalnego składu tkanki kostnej. Szkła bioaktywne odkrył Larry Hench w 1969 r. Pierwszym dostępnym materiałem tego typu, wprowadzonym do praktyki klinicznej był Bioglass (US Biomaterials), złożony w odpowiednich proporcjach z tlenków krzemu (SiO 2 ), sodu (Na 2 O), wapnia (CaO) i fosforu (P 2 O 5 ). Od tamtej pory trwają intensywne badania nad modyfikacją składu bioszkła, by uzyskać materiał o właściwościach najbardziej optymalnych i odpowiedniej bioaktywności. Podstawowy składnik bioszkieł stanowi tlenek krzemu odpowiadający za aktywność biologiczną. W nowych generacjach szkła aktywnego znajdują się m.in. związki potasu, magnezu i boru, które modyfikują właściwości fizyko-mechaniczne. składników mineralnych tkanki kostnej. Ten etap ma kluczowe znaczenie dla tworzenia połączeń między bioszkłem a kością. Szereg reakcji chemicznych doprowadzających do wytworzenia hydroksyapatytów powstaje w ciągu pierwszych minut do kilku godzin od wprowadzenia materiału aktywnego w miejsce ubytku kostnego. Następuje adsorpcja czynników wzrostu, do powierzchni bioszkła są przyciągane makrofagi, komórki macierzyste mezenchymalne, komórki osteoprogenitorowe, które proliferują i różnicują w osteoblasty. Szkło aktywne wykazuje działanie osteostymulacyjne. Jony uwolnione na powierzchni bioszkła są czynnikiem mitogennym dla osteoblastów. Szkło aktywuje geny odpo wiedzialne za formowanie tkanki kostnej. W miarę postępu regeneracji kości bioszkło ulega resorpcji. Materiał jest wchłaniany podczas naturalnego procesu przebudowy kości z udziałem osteoblastów i osteoklastów. Ryc. 7_Z lewej aplikacja materiału Glassbone podczas zabiegu wypełnienia ubytków kostnych w okolicy 11. Z prawej stan po zabiegu odbudowy koêci. Ryc. 7 Szkła aktywne biologicznie mają właściwości osteokondukcyjne. Ich porowata struktura stwarza dobre warunki do kolonizacji przestrzeni ubytku przez komórki kościotwórcze. Bioszkła tworzą rusztowanie dla regenerującej tkanki kostnej, która wzrasta w całej objętości wszczepu, zapobiegając zapadaniu się tkanek. Zaletą szkieł aktywnych biologicznie jest tworzenie bezpośrednich wiązań z tkanką kostną bez tkanki włóknistej, czego nie zaobserwowano w przypadku materiałów hydroksyapatytowych stosowanych do wypełnień ubytków kostnych. 9 W zależności od składu, bioszkło może również tworzyć wiązania z tkankami miękkimi. W kontakcie szkła aktywnego z płynami tkankowymi następuje intensywna wymiana jonowa, doprowadzająca do wytworzenia warstwy uwodnionej krzemionki na powierzchni materiału. Dochodzi do precypitacji jonów Ca 2+ i PO 4 2- i wytworzenia kryształów hydroksyapatytowych, stanowiących chemiczny i strukturalny odpowiednik Szkła aktywne biologicznie charakteryzują się wysokim stopniem biokompatybilności. Zastosowanie bioszkła nie powoduje reakcji zapalnych i odrzutów, co zdarza się w przypadku materiałów hydroksyapatytowych i odzwierzęcych, tj. BioOss. Podczas wymiany jonowej prowadzącej do wytworzenia hydroksyapatytu, na powierzchni szkła aktywnego dochodzi do lokalnego wzrostu ph, co ma działanie przeciwbakteryjne. Do tej pory przeprowadzono wiele badań nad możliwością wykorzystania bioszkła do wypełniania ubytków kostnych. Wykazano skuteczność szkła aktywnego w leczeniu śródkostnych ubytków przyzębia, zachowaniu kształtu wyrostka zębodołowego po ekstrakcji, odtwarzaniu podłoża kostnego dla implantów oraz podczas zabiegów podnoszenia dna zatoki szczękowej.w badaniach wskazywano na łatwość aplikacji materiałów na bazie szkła aktywnego. implants 11
Ryc. 8_Kontrolne zdj cie wewnàtrzustne z bowe po zabiegu odbudowy koêci preparatem Glassbone. 12 implants _Przykłady zastosowania biomateriału na bazie szkła aktywnego Glassbone opis przypadków klinicznych Poniżej przedstawiono przykłady zastosowania materiału Glassbone (Noraker) w procedurach odbudowy kości. Zwrócono szczególną uwagę na sposób aplikacji materiału oraz poziom jego biozgodności warunkujący wystąpienie lub brak odczynu zapalnego. Przypadek 1 36-letnia pacjentka, zgłosiła się do kliniki na zabieg implantacji w okolicy 14, 15. Na podstawie skanów uzyskanych z badania tomografii stożkowej stwierdzono w tej okolicy kość resztkową o szerokości 6 mm i wysokości 4mm (Ryc. 1). Zadecydowano o jednoczesnym podniesieniu dna zatoki szczękowej i implantacji. Zabieg podniesienia zatoki wykonano, używając materiału Glassbone (Ryc. 2). Założono 2 implanty o długości 11mm. Po zabiegu wykonano kontrolne zdjęcie wewnątrzustne w okolicy 14, 15 (Ryc. 3). Pomimo wynikającej ze zdjęcia potencjalnej możliwości założenia dłuższych implantów, nie zastosowano ich ze względu na ograniczone rozwarcie ust pacjentki. Gojenie przebiegało prawidłowo, bez dolegliwości bólowych. Nie zaobserwowano zmian zapalnych i obrzęku. Przypadek 2 Ryc. 8 U 46-letniej pacjentki, doszło do samoistnej ekstrakcji zęba w okolicy 41. Rekonstrukcja 3-D uzyskana z badania tomografii stożkowej wykazała duży ubytek kości w tej okolicy (Ryc. 4). Nie stwierdzono stanu zapalnego po utracie zęba. Podjęto decyzję o implantacji 41 z równoczesną odbudową kości. Zastosowano preparat Glassbone (Ryc. 5). Gojenie przebiegało prawidłowo, bez zmian zapalnych i obrzęku. Przypadek 3 49-letni pacjent, zgłosił się do kliniki z dole - gliwościami bólowymi i rozchwianiem III stopnia zęba 11. Wykonano zdjęcie zębowe ujawniające duże pionowe ubytki kości (Ryc. 6). Przeprowadzono leczenie przewodowe zęba 11. Po leczeniu ubytki kostne wypełniono materiałem Glassbone (Ryc. 7, 8). Uzyskano stabilizację zęba oraz ustąpienie dolegliwości bólowych. Przypadek 4 U 49-letniego pacjenta, stwierdzono pionowe pęknięcie korzenia zęba 22. Zadecydowano o ekstrakcji zęba i natychmiastowej odbudowie kości materiałem Glassbone (Ryc. 9, 10). Gojenie przebiegało prawidłowo, bez dolegliwości bólowych i obrzęku. 4 tygodnie po zabiegu wykonano kontrolne wewnątrzustne zdjęcie zębowe (Ryc. 11). Nie stwierdzono zmian zapalnych. _Dyskusja Od lat trwają intensywne badania nad materiałami odtwarzającymi tkankę kostną. Kontrowersje związane z zastosowaniem materiałów odzwierzęcych oraz ryzyko przenoszenia czynników zakaźnych związane z użyciem materiałów na bazie tkanek ludzkich skłaniają do poszukiwania materiałów syntetycznych o odpowiednich właściwościach i wysokiej biozgodności. Z materiałów syntetycznych stosowanych obecnie w stomatologii do odbudowy tkanki kostnej na szczególną uwagę zasługują szkła aktywne biologicznie. W niniejszej pracy dokonano oceny możli - wości wykorzystania materiału na bazie szkła aktywnego Glassbone. Opisano 4 przypadki klinicznego zastosowania preparatu. Przeprowadzono zabiegi podniesienia dna zatoki szczękowej oraz odbudowy kości z jednoczesną implantacją. Materiał wykorzystano do stabilizacji rozchwianego zęba oraz podczas zabiegu ekstrakcji w strefie estetycznej celem zachowania kształtu wyrostka zębodołowego i stworzenia podłoża kostnego dla późniejszego leczenia implantoprotetycznego.
We wszystkich opisanych przypadkach leczenia z wykorzystaniem Glassbone uzyskano dobre gojenie tkanek przypadkach bez odczynów zapalnych i obrzęku, co świadczy o wysokim stopniu biozgodności materiału. Podobne wyniki uzyskano w innych badaniach. Norton i in.nie zaobserwowali odczynów zapalnych po wprowadzeniu szkła aktywnego do ubytków kostnych po ekstrakcji zębów. Low i in. wykorzystali bioszkło do wypełnienia kostnych ubytków przyzębia w grupie 12 pacjentów i również nie zaobserwowali reakcji immunologicznych. W przypadkach użycia materiałów hydroksyapatytowych i odzwierzęcych (np. BioOss) do odbudowy kości występowały reakcje zapalne. Nowa kość tworzy się w całym ubytku wypełnionym szkłem aktywnym. Schepers i in. na podstawie analizy histologicznej zaobserwowali formowanie się nowej kości w środkowej części ubytku kostnego wypełnionego bio - szkłem. Obszary wytworzonej tkanki kostnej były bezpośrednio połączone z cząstkami biomateriału i stanowiły podłoże dla dalszej regeneracji kości. Dobre wyniki uzyskano również w badaniach in vitro wykorzystujących hodowle komórek i tkanek ludzkich. Oliva i in. wykazali, że w kontakcie ze szkłem aktywnym następuje intensywna proliferacja i różnicowanie ludzkich osteoblastów. Podczas przeprowadzania opisanych zabiegów zwrócono uwagę na łatwość aplikacji materiału Glassbone. Po zmieszaniu z krwią pacjenta preparat przylega do narzędzi i tkanek, dzięki czemu utrzymuje się w zaplanowanym miejscu. Po wprowadzeniu do ubytku kostnego materiał przylega do jego brzegów. Dodatkowo Glassbone ma lokalne właściwości hemostatyczne, co ułatwia jego wprowadzenie do ubytku i zapobiega wypłynięciu. W innych badaniach przedstawionych w piśmiennictwie także wskazywano na łatwość aplikacji szkieł bioaktywnych oraz ich właściwości hemostatyczne. Bioszkło znacznie łatwiej wprowadza się do ubytku niż materiały hydroksyapatytowe, materiał utrzymuje się w miejscu docelowym i dokładnie wypełnia ubytek kostny. Łatwy sposób aplikacji Glassbone stwarza możliwość zastosowania tego materiału lekarzom, którzy nie mają doświadczenia chirurgicznego. Dzięki temu możliwe jest wprowadzenie do praktyki codziennej każdego dentysty nowych zabiegów, które pozwalają sprostać coraz większym oczekiwaniom estetycznym pacjentów. Obecnie prowadzone są liczne badania oceniające właściwości osteokondukcyjne i osteostymulacyjne szkieł aktywnych, ich biokompatybilność i możliwości zastosowania klinicznego. Badania na modelach zwierzęcych wskazują na szybki czas regeneracji tkanki kostnej po wprowadzeniu w miejsce ubytku materiału na bazie szkła aktywnego, co podwierdza właściwości osteostymulacyjne bioszkieł. Oonishi i in. uzyskali odbudowę kości już po 2 tygodniach po wprowadzeniu biomateriału, co potwierdza przewagę bioszkła nad materiałami hydroksyapatytowymi, które doprowadzały do osteostymulacji dopiero po 12 tygodniach. Obok badań na modelach zwierzęcych, prowadzi się obserwacje mające na celu ocenę możliwości zastosowania bioszkieł w procedurach leczenia ubytków kostnych u pacjentów stomatologicznych. Najczęściej są to badania, które potwierdzają sukces kliniczny w przypadku zastosowania takich materiałów. Do tej pory przeprowadzono niewiele badań histologicznych, na podstawie których można by stwierdzić szybkość regeneracji tkanki kostnej po wprowadzeniu szkła aktywnego w ubytki kostne u ludzi. Badania tego typu są trudne do wykonania ze względu na konieczność przeprowadzenia dodatkowego zabiegu celem pozyskania materiału do analizy. Norton i in.przebadali histologicznie próbki pobrane od pacjentów, u których natychmiast po ekstrakcji zastosowano materiał na bazie szkła aktywnego. Po okresie 3 11 miesięcy po zabiegu odbudowy kości przeprowadzano implantację i wówczas pobierano materiał do badań histologicznych. Analiza wykazała, że kość zaczyna się regenerować dopiero po 6 miesiącach po zabiegu wprowadzenia materiału aktywnego. Szybkość regeneracji kości nie miała wpływu na osiągnięcie sukcesu klinicznego implantacji. Uzyskiwano dobrą stabilność pierwotną i wtórną implantów wprowadzonych przed zbadanym histologicznie okresem formowania się nowej kości w zębodołach. Ryc. 9 Ryc. 10 Ryc. 9_Przygotowanie preparatu Glassbone mieszanie z krwià pobranà z z bodołu. Ryc. 10_Aplikacja materiału Glassbone do z bodołu po ekstrakcji z ba 22. implants 13
Camargo i in. zastosowali szkło aktywne do wypełnienia ubytków poekstrakcyjnych wykazując, że materiał w pewnym stopniu zapobiega deformacjom wyrostka zębodołowego. Przyspieszenie gojenia kieszonek zębodołowych po wprowadzeniu materiału na bazie szkła aktywnego zaobserwowali Froum i in. W ich badaniach zastosowanie bioszkła pozwoliło uzyskać większy stopień regeneracji kości po 6-8 miesiącach po zabiegu usunięcia zębów niż w grupie kontrolnej oraz u pacjentów leczonych z użyciem materiału allogenicznego. W opisanych przypadkach zastosowa - nie materiału Glassbone pozwoliło zachować kształt wyrostka zębodołowego po ekstrakcji zęba 22, zapewniając dobre efekty estetyczne planowanego leczenia implantoprotetycznego. _Wnioski Ryc. 11 Ryc. 11_Kontrolne wewnàtrzustne zdj cie z bowe w okolicy 22 wykonane 4 tygodnie po zabiegu odbudowy koêci preparatem Glassbone. 14 implants W wielu innych badaniach również wykazano sukces kliniczny po zastosowaniu materiałów na bazie szkła aktywnego. Shepers i in. wskazują na pełne utwardzenie materiału po 3 miesiącach od zabiegu wypełnienia ubytków kostnych bioszkłem. Analiza radiograficzna po 6 miesiącach po zabiegu wykazała pełną integrację materiału bez zauważalnych różnic między materiałem kościozastępczym a naturalną tkanką kostną pacjenta. Mazzocco i in. zastosowali szkło aktywne podczas zabiegów podniesienia dna zatoki szczękowej z jednoczesną implantacją. Kontrolne skany CT wykonane po 9-12 miesiącach po zabiegach wykazały zmineralizowaną, gęstą kość, która nie różniła się wyglądem od naturalnej tkanki kostnej pacjentów. Pozostałości cząstek szkła aktywnego były dobrze zintegrowane z kością zregenerowaną. Całą objętość ubytku kostnego wypełniła kość zregenerowana. Zamet i in. wykorzystali bioszkło aktywne do wypełnienia śródkostnych ubytków przyzębia. Zastosowanie materiału pozwoliło uzyskać znaczący wzrost ilości kości w porównaniu z grupą pacjentów, którym usunięto chi - rurgicznie ognisko zapalne bez zastosowania materiału kościozastępczego. Cyfrowy obraz radiologiczny poddano analizie densytometrycznej, która wykazała znaczący wzrost gęstości kości u grupy pacjentów leczonych z wykorzystaniem biomateriału. Podobnie dobre rezultaty kliniczne osiągnęli inni badacze wykorzystujący materiały na bazie szkła aktywnego w procedurach leczenia periodontologicznego. Opisany w pracy przypadek pacjenta, u którego zastosowanie Glassbone pozwoliło ustabilizować ząb 11 z pionowymi ubytkami kości, wskazuje na możliwość uzyskania dobrych rezultatów leczenia z wykorzystaniem bioszkła u pacjentów z dużymi ubytkami śródkostnymi przyzębia. Materiały na bazie szkła aktywnego mogą być z powodzeniem stosowane w procedu - rach odbudowy ubytków kostnych w obrębie wyrostków zębodołowych szczęki i żuchwy. Materiał kościozastępczy Glassbone opisany w niniejszej pracy cechuje wysoka biozgodność, jest on dobrze tolerowany przez organizm ludzki, nie indukuje odpowiedzi immunologicznej i stanów zapalnych. Materiał jest też łatwy w użyciu, a jego aplikacja nie wymaga stosowania nietypowych narzędzi ani znajomości procedur dodatkowych. Glassbone działa miejscowo hemostatycznie, co ułatwia jego wprowadzenie w miejsce ubytku kostnego. Materiał może być stosowany przez każdego lekarza podczas standardowo przeprowadzanych zabiegów stomatologicznych. Glassbone tworzy rusztowanie dla regenerującej tkanki kostnej, pozwala zachować pierwotną objętość i kształt kości oraz zapobiega zapadaniu się tkanek w miejscach ubytków kostnych. Zastosowanie materiału Glassbone pozwala odtworzyć podłoże kostne dla implantów oraz sprostać coraz większym oczekiwaniom pacjentów w zakresie estetyki uzupełnień protetycznych._ Piśmiennictwo dostępne u wydawcy. _kontakt Lek. med. chir. stom. Roman Borczyk Lek. dent. Krzysztof Maçkowiak Klinika Implantologii i Stomatologii Estetycznej R. Borczyk Katowice, ul. Czajek 5 Tel.: + 48 (32) 203 74 25; + 48 (32) 203 76 96 biuro@borczyk.pl www.borczyk.pl implants