In vivo model for studying alveolar bone healing following atraumatic tooth extraction using a periodontal blade

Full Text

Актуальность. Стоматологические заболевания являются одними из наиболее социально значимых, наличие кариеса и его осложнений, заболеваний пародонта в некоторых возрастных группах достигает 100% [1]. Лечение кариеса зубов, а также его осложнений в виде инфекционно-воспалительных процессов в пульпе и периодонте зуба является ведущим направлением в терапевтической стоматологии [2] и при неэффективности лечения заканчивается потерей зуба. Частичное отсутствие зубов подтверждено у 75% населения различных стран мира. На территории Российской Федерации, в рамках осмотра пациентов стоматологического профиля, частичное или полное отсутствие зубов встречается в 40–75% случаев [3]. В современной общемировой стоматологической практике актуальной медико-социальной проблемой является повышение эффективности оказания медицинской помощи пациентам с приобретенными дефектами зубных рядов [1].

Удаление верхних резцов у лабораторных крыс являются классической моделью, используемой для изучения заживления альвеолярной кости после удаления зубов в эксперименте in vivo. Однако, учитывая их анатомические особенности атравматичное удаление может потребовать дополнительных инструментов, например специально адаптированных щипцов [4]. 

Сепарация круговой периодонтальной связки – является одним из важнейших этапов при выполнении операции удаления зуба. Традиционно для сепарации круговой периодонтальной связки используется стоматологический периотом. Могут быть использованы серповидная гладилка, а также лезвия для микрохирургии. Все они имеют схожие недостатки, заключающиеся в толщине их рабочей части 0,3 мм. и более, при том, что ширина периодонтальной щели в пришеечной части резцов у крыс в среднем составляет 0,207 ± 0,029 мм [5], что в ряде случаев может ограничивать их применение для сепарации периодонтальной связки из-за повреждения прилежащей костной ткани.

Материал и методы исследования. На базе ФГБОУ ВО РязГМУ Минздрава России было разработано периодонтальное лезвие (рис. 1), которое в длину не превышает 3,5 см (1), в ширину не превышает 2,0 мм. (2), в толщину не превышает 0,15 мм. (3), на всем своем протяжении. Лезвие имеет две рабочие части (6 и 7), каждая из которых в длину до 2 см (при погружении 2 см лезвия в периодонтальную щель остается 1,5 см для удержания лезвия). Каждая рабочая часть представлена тремя режущими сторонами. Толщина рабочих частей не превышает 0,15 мм. на всем ее протяжении, обеспечивает достаточную твердость, но при этом эластичность рабочей части лезвия в одной плоскости. Перемещающаяся по лезвию рукоятка (4) из эластичного материала для фиксации лезвия пальцами обеспечивает комфортную работу инструментом в полости рта и позволяет регулировать рабочую длину лезвия, благодаря чему становится возможным заведение тонкого лезвия в периодонтальную щель на необходимую глубину. Фиксация необходимой рабочей длины лезвия выполняется за счет двухстороннего давления на эластичную рукоятку и зажатия лезвия в ней. В центральной части рукоятки, вдоль всей ее длины имеется пространство (5), по габаритам несколько превосходящее лезвие в ширину и соответствующее ему в толщину, что обеспечивает перемещение рукоятки по лезвию (8).

Рис. 1. Схема периодонтального лезвия

Примечания. цифрами обозначено: 1 – Общая длина лезвия; 2 – Ширина лезвия; 3 – Толщина лезвия; 4 – Перемещающаяся по лезвию рукоятка из эластичного материала; 5 – Пространство внутри рукоятки; 6 – Первая рабочая часть лезвия; 7 – Вторая рабочая часть лезвия;  8 – Направления перемещения рукоятки по лезвию.

 

Таким образом, габариты лезвия позволяют без лишнего усилия помещать его в периодонтальную щель на нужную глубину для сепарации периодонтальной связки.

Работа лезвия была апробирована на 64 половозрелых крысах-самцах сток Wistar средней массой тела 336,0 [330, 0; 343, 0] г. полученных из питомника «Столбовая» (Московская область, Россия). Животные содержались в условиях вивария ФГБОУ ВО «Рязанский государственный медицинский университет им. академика И.П. Павлова» Минздрава России. Протокол комиссии по контролю за содержанием и использованием лабораторных животных №90 от 12.03.2024 ФГБОУ ВО РязГМУ Минздрава России.

Сепарацию периодонтальной связки в контрольной группе выполняли при помощи периотома стоматологического, толщина рабочей части от 0,35 мм. При погружении в периодонтальную щель разработанное лезвие и периотом стоматологический располагали в плоскости параллельной поверхности удаляемого зуба, для избегания повреждения прилежащей альвеолярной кости за счет опоры на нее. После сепарации периодонтальной связки верхний правый резец удали при помощи щипцов.

Было выполнено три серии исследований. Каждая серия поделена на контрольную и опытную группы. В контрольной группе манипуляции выполняли с использованием периотома стоматологического, в опытной группе – с использованием разработанного периодонатального лезвия. В третьей серии также выполнено сравнение между тремя группами – группой контроля, и двумя опытными группы, в том числе, дополнительной опытной группой, в которой манипуляцию выполняли при помощи периотома после предварительной работы в данной зоне разработанным лезвием.

В первой серии выполняли удаление верхнего правого резца крысы после предварительной сепарации периодонтальной связки, фиксировали факты успешного удаления или перелома зуба. Общее количество объектов исследования в этой серии 32, по 16 наблюдений в контрольной и опытной группах.

Во второй серии выполняли измерение площади костного отломка резцовой кости на 3D модели конусно-лучевой компьютерной томографии (КЛКТ) после удаления верхнего правого резца у животных из первой серии. Общее количество объектов исследования в этой серии 22, по 11 наблюдений в контрольной и опытной группах.

В третьей серии выполняли глубокую сепарацию периодонтальной связки, после предварительного скелетирования верхней челюсти. Удаление зуба в этой серии не проводили. В случае появления костного дефекта, а именно отломка или перелома резцовой кости, продвижение инструмента прекращали и фиксировали глубину погружения рабочей части инструмента, на которой произошло повреждение кости. Измеряли толщину поврежденного фрагмента кости.

В контрольной группе третьей серии сепарацию периодонтальной связки выполняли периотомом стоматологическим (n=16). В опытной группе этой серии выполняли сепарацию при помощи разработанного периодонатального лезвия (n=16). В дополнительной опытной группе этой серии выполняли погружение в периодонтальную щель периотома стоматологического после предварительного погружения в периодатнольную щель разработанного периодонатального лезвия (n=16).

Конусно-лучевую компьютерную томографию (КЛКТ) выполняли на аппарате Planmeca. Измерение площади костных отломков выполняли с использованием программного комплекса Vidar Dicom Viever 3. Измерение глубины погружения рабочих частей инструментов в периодонтальную щель и толщины поврежденного фрагмента кости выполняли при помощи электронного штангенциркуля RGK SC-150.  

Статистическую обработку данных и графическое представление результатов выполняли с использованием программы Statistica 13.0 (StatSoftInc., США, номер лицензии AX003J115213FAACD-X) и других стандартных пакетов прикладной статистической обработки. Для количественных данных оценивали характер распределения по критерию Шапиро–Уилка, гомогенность дисперсий оценивали по тесту Левена. Сравнение двух независимых групп, данные в которых имели нормальное распределение выполняли при помощи t-критерия Стьюдента. При одновременном сравнении трех групп распределение в которых отличалось от нормального, оценку проводили с помощью критерия Краскела–Уоллиса. В качестве метода множественных сравнений применяли критерий Данна, для оценки количественных непараметрических данных двух независимых групп применяли критерий Манна–Уитни. При сравнении трех групп, две из которых были зависимые, а одна группа – независимая, выполняли попарные сравнения: для непараметрических данных зависимых групп использовали критерий Уилкоксона c поправкой Бонферрони, для непараметрических данных независимых групп использовали критерий Манна-Уитни c поправкой Бонферрони. При анализе качественных дихотомических данных независимых групп использовали двусторонний точный критерий Фишера. При сравнении дихотомических данных трех групп в случае, когда более 20% ожидаемых частот были меньше 5, дихотомические данные анализировали путем попарного сложения результатов наблюдений двух групп с результатами третьей группы при помощи двустороннего точного критерия Фишера с поправкой Бонферрони.

Статистически значимыми считали различия при p<0,05. Для данных, имеющих нормальное распределение, рассчитывали среднее арифметическое значение (Mean) и стандартное отклонение (SD). Для количественных данных, имеющих распределение отличное от нормального, рассчитывали медиану (Median), верхний и нижний квартили (lq; uq). Для качественных дихотомических данных рассчитывали частоты (%).

Полученные результаты и их обсуждение. В опытной группе первой серии исследования частота успешных удалений верхнего правого резца крысы после предварительной сепарации периодонтальной связки составила 93,75% (n=15), в контрольной группе - 68,75% (n=11). Статистически значимые отличия между изучаемыми группами по частоте успешных удалений с использованием двустороннего точного критерия Фишера не обнаружены (p=0,172).

По данным 3D модели КЛКТ обнаружены статистически значимые отличия p=0,005 площади (мм²) повреждения резцовой кости при удалении верхнего правого резца между контрольной (n=11) (Median [lq; uq]: 1,0 [0, 3; 1, 7]) и опытной (n=11) группами (Median [lq; uq]: 0 [0; 0, 3]). 

Выявлены статистически значимые отличия между контрольной (n=11) и опытной (n=11) группами по факту наличия повреждения резцовой кости при удалении верхнего правого резца p=0,030, использован двусторонний точный критерий Фишера. В опытной группе экстракция зуба без видимых на КЛКТ повреждений резцовой кости встречалась в 72,73% (n=8), в контрольной группе - 18,18% (n=2).

На рис. 2, фрагмент 1А и 2А продемонстрированы примеры КЛКТ, на которых зафиксированы повреждения резцовой кости в контрольной и опытной группах, соответственно. Фрагменты 1Б и 2Б – примеры КЛКТ животных без признаков повреждения резцовой кости после экстракции верхнего правого резца животных из контрольной и опытной групп.

1А	2А
1Б	2Б
животные контрольной группы	животные опытной группы

Рис. 2. Примеры состояние резцовой кости после удаления
верхнего правого резца по данным КЛКТ

Повреждения резцовой кости при применении: 1А периотома (контрольная группа),
2А – разработанного периодонтального лезвия (опытная группа);

Отсутствие повреждений при применении: 1Б периотома (контрольная группа),
2Б – разработанного периодонтального лезвия (опытная группа);

 

При сравнении двух групп в серии, где выполняли глубокую сепарацию периодонтальной связки после предварительного скелетирования верхней челюсти, были обнаружены статистически значимые отличия по частоте появления костного дефекта, а именно костного отломка или перелома резцовой кости, между опытной и контрольной группами (p<0,001; двусторонний точный критерий Фишера). В группе контроля появление костного отломка или перелома резцовой кости наблюдали в 75% случаев (n=12), в опытной группе подобных фактов зафиксировано не было.

При выполнении сравнения между тремя группами третьей серии исследования также были обнаружены статистически значимые отличия p<0,001 (двусторонний точный критерий Фишера с поправкой Бонферрони) между группой где выполняли сепарацию связки с использованием разработанного лезвия  и объединенной группой, включающей данные при выполнении сепарации связки с использованием периотома и данные группы, где был использован периотомом после предварительной сепарации связки разработанным лезвием. Также были обнаружены статистически значимые отличия между объединенной группой, включающей данные при выполнении сепарации связки разработанным лезвием и периотомом после предварительной сепарации связки разработанным лезвием в сравнении с группой, где сепарация периодонтальной связки выполняли только с использованием периотома (p=0,014). Результаты сравнения представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Появление костного дефекта при выполнении сепарация периодонатальной связки разработанным лезвием, периотомом и периотомом после разработанного лезвия, % (n)

Группа наблюдения	Травматизация кости		p-value
	нет повреждения	повреждение есть
Сравнение №1
Периотом (n=16) и периотом после лезвия (n=16) (общее число наблюдений n=32)	34,38% (11)	65,63% (21)	<0,001
Лезвие (n=16)	100% (16)	0% (0)
Сравнение №2
Лезвие (n=16) и периотом после лезвия (n=16) (общее число наблюдений n=32)	71,88% (23)	28,13% (9)	0,014
Периотом (n=16)	25% (4)	75% (12)
Сравнение №3
Лезвие (n=16) и периотом (n=16) (общее число наблюдений n=32)	62,5% (20)	37,5% (12)	0,712
Периотом после лезвия (n=16)	43,75% (7)	56,25% (9)

 

Были обнаружены статистически значимые отличия между глубиной сепарация периодонтальной связки в случае появления костного дефекта. Продвижение инструмента прекращалось и фиксировалась глубина погружения его рабочей части, повлекшая повреждение кости. Сепарация связки разработанным лезвием выполнялась статистически значимо глубже (без повреждения прилежащей кости) по сравнению с группой периотома p<0,001 и группой периотома после лезвия p=0,003 (рис. 3).

Рис. 3. Глубина сепарации периодонтальной связки, мм (Median [lq; uq])

Примечание: ¹- p<0,05 по сравнению с группой, где сепарация связки выполнялась периотомом; ²- p<0,05 по сравнению с группой, где сепарация связки выполнялась периотомом после предварительной сепарации лезвием.

Статистически значимых отличий в толщине поврежденного фрагмента резцовой кости между группами периотома и периотома после лезвия обнаружено не было (рис. 4). В среднем толщина поврежденного фрагмента резцовой кости составила 0,396±0,085 мм (для двух групп). 

Рис. 4. Толщина поврежденного фрагмента резцовой кости, мм (Mean ±  SD)

Примечание: p=0,803.

 

Были выявлены статистически значимые отличия p<0,001 по факту обнаружения повреждения резцовой кости между группами, где сепарация периодонтальной связки выполнялась периотомом и разработанным лезвием при комбинации результатов КЛКТ и серии скелетирования верхней челюсти (табл. 2, рис. 5А., рис. 5Б).

 

Таблица 2 - Повреждения кости по данным 3D модели КЛКТ и по данным, полученным при скелетировании верхней челюсти, % (n)

Травматизация кости	Периотом (n=27)	Лезвие (n=27)
	Скелетирование
	Периотом (n=16)	Лезвие (n=16)
нет повреждения	25% (4)	100% (16)
повреждение	75% (12)	0% (0)
	КЛКТ
	Периотом (n=11)	Лезвие (n=11)
нет повреждения	18,18% (2)	72,73% (8)
повреждение	81,81% (9)	27,27% (3)
	Скелетирование+КЛКТ
	Периотом (n=27)	Лезвие (n=27)
нет повреждения	22,22% (6)	88,88% (24)
повреждение	77,77% (21)	11,11% (3)
p-value	p<0,001

 А    Б

Рис. 5. Особенности сепарации периодонтальной связки при использовании различных инструментов: А – использован периотом, стрелкой указано повреждение кости; Б – использовано разработанное лезвие, повреждения прилежащей резцовой кости нет.

 

Была отмечена простота и удобство применения разработанного авторами инструмента. В ходе операции верхние резцы атравматично извлекались с помощью щипцов в соответствии с искривлением резца крысы после сепарации периодонтальной связки с использованием предлагаемого лезвия несмотря на тонкую резцовую кость с вестибулярной стороны и длинный изогнутый корень зуба. Глубокое заведение разработанного периодонтального лезвия не сопровождалось повреждением прилежащей кости.

У человека ширина периодонтальной связки колеблется от 0,1 мм до 0,4 мм и в среднем составляет 0,25 мм, это значение может меняться с возрастом и на фоне патологических процессов. После потери антагониста ширина периодонтальной связки уменьшается вдвое [6, 7]. Габариты существующих стоматологических инструментов, используемых для сепарации периодонтальной связки, толщина рабочей части которых 0,3 мм. и более, в ряде случаев могут ограничивать их применение из-за возможности повреждения прилежащей костной ткани. Разработанное лезвие обладает хорошим потенциалом клинического применения при удалении зубов у человека, особенно в случае тонкого слоя костной ткани с вестибулярной и/или оральной стороны при удалении корней зубов в эстетически значимой зоне. Этот вопрос требует выполнения дополнительных исследований и клинического подтверждения.

Выводы. Применение разработанного периодонтального лезвия позволяет эффективно выполнять сепарацию периодонтальной связки и последующее атравматичное удаление верхних резцов у крыс с целью дальнейшего изучения заживления альвеолярной кости после удаления зубов в эксперименте in vivo.

About the authors

Dmitry Sergeevich Titov

Ryazan State Medical University named after Academician I.P. Pavlov of the Russian Ministry of Health

Author for correspondence.
Email: i3762@yandex.ru

PhD, Head of the Department of Pharmacy Management and Economics

Russian Federation, 390026, Russia, Ryazan, Vysokovoltnaya Street, 9.

Alexander Vyacheslav Kuznetsov

Ryazan State Medical University named after Academician I.P. Pavlov of the Russian Ministry of Health.

Email: ramak@mail.ru

Doctor of Medical Sciences, Associate Professor, Head of the Department of Clinical Dentistry

Russian Federation, 390026, Russia, Ryazan, Vysokovoltnaya Street, 9.

Vladimir Aleksandrovich Peshkov

Ryazan State Medical University named after Academician I.P. Pavlov of the Russian Ministry of Health;
GBU RO "Dental Polyclinic No. 1"

Email: pvstom@mail.ru

Associate Professor of the Department of Surgical Dentistry and Oral and Maxillofacial Surgery with a course in ENT diseases; PhD, Associate Professor, Chief Physician.

Russian Federation, 390026, Russia, Ryazan, Vysokovoltnaya Street, 9; 390023, Ryazan Region, Ryazan, Tsiolkovsky Street, 15/5.

Angela Sergeevna Kokunova

Ryazan State Medical University named after Academician I.P. Pavlov of the Russian Ministry of Health

Email: kokunova1977@mail.ru

PhD, Associate Professor, Associate Professor of the Department of Therapeutic and Pediatric Dentistry

Russian Federation, 390026, Russia, Ryazan, Vysokovoltnaya Street, 9.

Irina Victorovna Zakharova

Ryazan State Medical University named after Academician I.P. Pavlov of the Russian Ministry of Health

Email: Tarismall@yandex.ru

PhD, Associate Professor at the Department of Surgical Dentistry and Oral and Maxillofacial Surgery with a course in ENT diseases

Russian Federation, 390026, Russia, Ryazan, Vysokovoltnaya Street, 9.

Elena Sergeevna Titova

Prime Dentistry LLC

Email: savstelena@rambler.ru

pediatric dentist

Russian Federation, 390023, Russia, Ryazan, Yablochkova Avenue, 5, room N11.

Elena Nikolaevna Yakusheva

Ryazan State Medical University named after Academician I.P. Pavlov of the Russian Ministry of Health

Email: enya.rzn@yandex.ru

MD, Professor, Head of the Department of Pharmacology

Russian Federation, 390026, Russia, Ryazan, Vysokovoltnaya Street, 9.

References