По отношение на имплантологията костта е със сигурност този тип тъкан, който има най-голямо значение. Костната тъкан осигурява трайна и сигурна успеваемост в процеса на лечение с помощта на зъбни импланти - тя задържа импланта на мястото на липсващия зъб и само един имплант, който е заобиколен отвсякъде със здрава и добре кръвоснабдена кост, може да бъде функционално годен. Като критерий за добра успеваемост в имплантологията се приема костен обем с линеен размер поне два милиметра около всеки един участък от вътрекостната част на имплантатната платформа. Поради това всеки зъболекар, който има желание да поставя зъбни импланти, и при това да постига добра успеваемост, трябва да изучи всички анатомични, хистологични, физиологични и патофизиологични особености на костта. Меките тъкани също са от съществено значение за успеваемостта в имплантологията, но те имат повече отношение към профилактиката на усложнения и естетиката - основното значение за това изобщо да имаме стабилен зъбен имплант е това на костта.
Костната тъкан е подтип на съединителната тъкан, която се отличава с минерализация на междуклетъчното пространство. Като резултат се получава тъкан, която съдържа клетки и междуклетъчен матрикс, но се отличава с твърдост и здравина, които са основа на опорните и защитните функции на организма. Основният минерал в костта е калций под формата на хидроксиапатитни кристали. Калцият се поема от кръвта, но и се отделя в кръвта, така че костната тъкан играе важна, макар и второстепенна роля в калциенвата обмяна. Органичната част на междуклетъчното вещество на костта е изградено от колаген тип 1 под формата на колагенови фибрили и аморфна субстанция; и двете органични съставки са минерализирани. Макар и с не напълно изяснена химична структура, аморфната субстанция е изградена предимно от фосфопротеини, гликопротеини и малки количества протеогликани. Срещат се също така липиди и пептидни молекули. Всички тези органични вещества показват афинитет към калциевите соли с тенденция към агрегация и минерализация. Освен хидроксиапатитните калциеви кристали костната тъкан съдържа малки количества карбонати, магнезиеви и цитратни соли.
Регенеративният потенциал на костната тъкан е значителен - всъщност в организма единствено кръвната тъкан и епителът имат по-голяма способност за регенерация. Това са биохимични механизми, които са изработени в процеса на еволюцията и са жизненоважни за оцеляването на организма. При наличие на травма костта трябва да оздравее максимално бързо, по възможност без лечебни намеси, тъй като при наличие на травмирана кост организмът е силно уязвим по отношение на всякакви външни въздействия. В специализираната литература има голям брой съобщения за спонтанно оздравяване на фрактури - така например Ganzer (германски травматолог, работил през Втората Световна Война) през 1943 година публикува статия, според която около 50 % от фрактурите на челюстните кости оздравяват спонтанно, без никакви лечебни мероприятия. Това е валидно дори и за огнестрелни наранявания; авторът изследва огромен масив от данни, тъй като във военновременна обстановка са налице доста пострадали. Тези добри регенеративни способности на костните тъкани са предпоставка за добрите резултати от всяка една костна пластика - костни аугментации в имплантологията, както и по-обемни реконструктивни оперативни намеси на костните тъкани. За постигане на успех в тази област е необходимо да се познават по-добре анатомичните и физиологичните особености на костната тъкан, поради което и нашият екип организира редовни семинари за студенти, дипломирани зъболекари, орални и лицево - челюстни хирурзи - програмата на семинарите е достъпна он-лайн в тази секция на нашия сайт.
Въпреки обширните проучвания и многото лекции и семинари, които се провеждат по цял свят, принципите на костна регенерация и формиране на нова костна тъкан не са безкрайно сложна материя. Необходими са основно две условия за протичане на добър заздравителен процес - първична стабилност, независимо дали се касае за костен дефект в резултат на киста, поставен зъбен имплант или имобилизирана фрактура, и изолация на оперативното поле от меките тъкани, за да не може да проникват епителни клетки в него. Въпреки че регенеративният потенциал на костните тъкани е огромен, той по никакъв начин не може да се сравнява с възможностите на епитела. Отново в хода на еволюцията са се проявили механизми, които карат епитела да заздравява изключително бързо - в лицево - челюстната област всяка една рана е напълно епителизирала до 7 - 8 дни. Организмът по всякакъв начин се стреми да ограничи външната от вътрешната си среда - тъй като всяко нарушение на целостта на меките тъкани е потенциална входна врата за инфекция. Поради това при наличие на костен дефект много често епителът и фиброзната съединителна тъкан проникват в дълбочина и заместват костната тъкан; това представлява едно от несъвършенствата на природата и е свидетелство за това че дори Еволюцията (а според креационистите - Бог) не е създала съвършен продукт, което в много случаи действа демотивиращо на нас, хората! Допълнително затруднение по отношение на заздравителния процес е голямото механично натоварване на всяка една кост, което влошава първичната стабилност и така костта формира псевдоартроза - допълнителна става на място в организма, където обикновено става няма. В много случаи дори само шинирането на една счупена кост без допълнителна репозиция е достатъчно за нейната регенерация - например при гипсиране на счупени крайници.
Ако желаете безплатен преглед при лицево - челюстен хирург и изготвяне на лечебен план за поставяне на зъбни импланти, обадете се на телефон 032 642056 или 0888 646003. Д-р Венцеслав Ралев работи в градовете Пловдив, Сливен и Видин. Нашият екип отговаря и на запитвания по електронна поща на адреси ralev@dentist.bg, ralev_dental@abv.bg и office@ralev-dental.bg. Адресът на нашата практика можете да видите в тази секция на нашия сайт.
Във вътрешността на костния матрикс се намират лакуни, в които се разполагат костните клетки. Типичните костни клетки са остеоцитите, които притежават силно разклонени израстъци, изпълващи тесни тунелни пространства - каналикули. Каналчетата на една лакуна се свързват с каналчетата на съседни лакуни - по този начин се изгражда триизмерна мрежа сред минерализираната тъкан. Електронната микроскопия показва цепковидни контакти между израстъците на костните клетки, които контактуват по този начин една с друга.
Триизмерен строеж на костта - гъста мрежа от гредички и лакуни
Освен остеоцитите в костта се наблюдават още три типа клетки - остеогенни (остеопрогениторни) клетки, остеобласти и остеокласти. Остеогенните клетки се намират по вътрешната повръхност на костите и са клетки, прекурсори на остеобластите. Последните са активно секретиращите клетки на костния органичен матрикс и се разполагат по повърхността на костите. Остеокластите са големи, многоядрени клетки, които участват в резорбцията и моделирането на костите. Те всъщност са макрофагите на костната тъкан. Освен остеоцитите никоя от костните клетки не е обгърната от минерализирано костно вещество. След като остеобластите завършат своята активна секреторна функция и започне процесът на минерализация, те се превръщат в неактивна, но стабилизираща костна популация, което всъщност са остеоцитите.
Триизмерен строеж на костна тъкан на по-голямо увеличение
Зъбни импланти Лицево - челюстна хирургия Българският имплантологичен портал
Най-общо костната тъкан е два вида - компактна и спонгиозна. Костни гредички има само при спонгиозната кост, като пространствата между тях са запълнени с костен мозък. При компактната кост гредички няма - има плътно костно вещество, което обикновено е разположено по периферията на костта и на местата с най-голямо механично натоварване. При сравнение на костната тъкан на един възрастен индивид с тази на плода се откриват някои съществени различия, които дават основания да се говори за зряла и незряла костна тъкан. Незрялата костна тъкан се отличава с липса на изградени ламеларни структури, съдържа относително по-голям брой клетки на единица повърхност, които не са равномерно и правилно подредени. Незрялата кост се отличава и с по-голямо количество аморфна субстанция. В нея по-бързо се извършва минерализацията и поради това тя се изгражда по-бързо от зрялата костна тъкан. Зрялата кост претърпява доста повече трансформации преди да достигне завършен вид; всичко това е от голямо значение за заздравителния процес при фрактури и за успешната остеоинтеграция на зъбните импланти. За около 40 дни фрактурните фрагменти са консолидирани и патологична подвижност липсва, докато процесите на ремоделиране и допълнителната минерализация могат да продължат години след това. Същото важи и за оздравителния процес при поставянето на зъбни импланти.
Остеопрогениторните клетки се разполагат по повърхността на костите както по времето на нормалното израстване на костта, така и при нейното ремоделиране при възрастния индивид. Тези клетки се разполагат по вътрешния слой на периоста, но също така постилат в много участъци кухините на спонгиозната кост. Те имат способността за делене, пролиферация и бърза диференциация; формата им е силно удължена, като електронната микроскопия показва къси профили на гранулирания ендоплазмен ретикулум и слабо развити зони на апарата на Голджи. В хода на развитието си тези клетки се превръщат в остеобласти.
Остеобласт - млада клетка с висока метаболитна активност
Остеобластите са активно секретиращите клетки на костната тъкан. Те са отговорни за продукцията на костния матрикс - секретират както колагеновите фибри, така и аморфната субстанция, които в своята съвкупност образуват първоначалната неминерализирана кост или остеоид. Остеобластите са свързани също с калцификацията на костния матрикс. Процесът на калцификация започва със секрецията на така наречените матриксни везикули, които се отделят от остеобластите. Везикулите са богати на алкална фосфатаза и се отделят в костния матрикс до неговото окончателно образуване. Алкалната фосфатаза и други ензимни системи водят до свързването на калциеви и фосфорни йони около мембрната на везикулите и във вътрешната им част. Последващото им разкъсване води до локалната концентрация на минерали, необходими за процеса на матурация на костта. Тези везикули не могат да бъдат установени в костта на възрастни индивиди или при образуването на емайла на зъбите.
Остеобластите се отличават с полигонална форма и обикновено се натрупват в редици. Около тях се наблюдава светла ивица, която се дължи на формирането на остеоид. Цитоплазмата на клетките е подчертано базофилна. При изследване с електронен микроскоп остеобластите показват обилно развитие на гранулиран ендоплазматичен ретикулум и свободни рибозоми. Това съответства на базофилията, наблюдавана със светлинен микроскоп, и е свързано с продукцията на колаген и протеогликани в междуклетъчното вещество. От останалите органели по-добро развитие показват митохондриите, които са силно удължени. Остеобластите притежават дълги и фини цитоплазмени израстъци, които проникват в остеоида и на отделни места се свързват в цепковидни контакти.
Електронномикроскопски изглед на остеоцит - зряла клетка, липсва метаболитната активност на остеобласта
Остеоцитите са основният клетъчен вид на зрялата костна тъкан. Те представляват трансформирани остеобласти със силно намалена секреторна активност и имат роля в поддържането на костния матрикс. Въпреки това те проявяват, макар и в ограничена степен, синтезираща и резорбтивна функция. Тази активност е важна за хомеостазата на калциевите йони в кръвта. Обикновено загиването на остеоцитите, което се случва най-често при травми, е свързано с резорбцията на костния матрикс от остеокластите, след което остеобластите възстановяват и ремоделират костта.
Всеки остеоцит е разположен в пространство, наречено лакуна, което следва лентовидно - удължената форма на клетките. Остеоцитите също имат фини и дълги израстъци, които разпростират в каналчета на костния матрикс. Цитоплазмата на остеоцита е значително по-стеснена от тази на остеобласта. Това се дължи на намалената секреторна активност на клетките, отразена в редуцираната цитоплазмена базофилия. На електронномикроскопско ниво се забелязва слабо развитие на ендоплазмения ретикулум и значително намаляване на размера на Голджиевия комплекс. Близо до клетъчната мембрана се установява плътна, тъмна остеофилна ивица. При остеоцитите в процес на по-активна дейност описаните цитолазмени органели са по-добре развити. Това е свързано и с резорбтивната дейност на остеоцитите, която отразява калциевата обмяна и се стимулира от хормона на паращитовидните жлези.
Остеокластите са големи многоядрени клетки, които произлизат от моноцитите на периферната кръв. Тяхната основна функция е свързана с резорбцията и моделирането на костната тъкан. Когато се намират в активно състояние, те се разполагат обикновено по повърхнстта на костта. Като резултат от активността им около тях се наблюдава светла ивица, наречена Хаушипова лакуна. Остеокластите показват подчертана еозинофилия. При изследване за кисела фосфатаза реакцията е силно положителна поради наличието на многобройни лизозоми в клетките.
Частта от клетката, която е в директен контакт с костта, може да бъде разделена на две по-малки части - централна зона, съдържаща многбройни нагъвания и микровилозни структури, очертаващи набраздения слой на клетките. Освен това съществува и втора, светла зона, която е изпълнена с голямо количество микрофиламенти. Между израстъците на набраздения край се установяват множество хидроксиапатитни кристали. В непосредстена близост до набраздения край на клетката се откриват множество лизозоми и митохондрии. Съдържащите се в лизозомите ензими (хидролази) функционират извън клетката и обуславят извънклетъчното смилане на органичните компоненти на костния матрикс. От всички хидролитични ензими най-голямо е количеството на колагеназата; преди смилането на органичните компоненти на костта обаче протича процес на декалцификация - разтварят се калциевите соли. Ниското рН благоприятства действието на киселите хидролази. Успоредно с тези процеси по мембранната повърхност на клетките се забелязват многобройни покрити везикули, които са белег за засилена ендоцитоза. Активното действие на остеокластите, свързано с изграждането на зрялата костна тъкан или нейното ремоделиране, се стимулира от хормона на паращитовидните жлези.
Минерализацията на костната тъкан е извънклетъчен процес. Първоначално се създава междуклетъчен матрикс, върху който започва отлагането на минерали. Създаването на биологичния матрикс започва с образуването на остеоид - колгеновите фибри се подреждат напречно и се свързват с аморфната субстанция, към колагеновите влакна се добавят фосфолипиди, след което и калцият започва да се свърза с матриксните протеини. Едновременно с това се наблюдава акумулация на цитрати, магнезиеви соли и карбонати с последващо намаляване на количеството на глюкозаминогликаните. Точният биохимичен механизъм, който стартира процеса на минерализация, остава неизвестен. Проучени са единствено някои механизми на пренос на неорганичните съставки чрез матриксни везикули.
Органичният матрикс при зрялата кост се състои в 95 % от състава си от колаген тип 1. Останалите 5 % са протеогликани - предимно глюкозаминогликаните кератансулфат и хиалуронова киселина. Органичните вещества на матрикса се произвеждат от остеобластите и основната им цел е да придават еластичност на костната тъкан. Неорганичните вещества като химичен състав са около 85 % калциев фосфат, 6 - 10 % калциев карбонат, до 1.5 % магнезиев фосфат и малко количество калциев флуорид. Всички тези субстанции образуват кристали от хидроксиапатит, който е комплексно съединение. Кристалите са дълги до 100 микрометра и се подреждат с дългата си ос успоредно по повърхността на колагеновите влакна. Неорганичните соли произхождат от кръвния серум; с постепенното им натрупване в матрикса костта увеличава своята твърдост, като този процес се регулира от хормона калцитонин и витамин D. При прилагане на изотопи белязаните калциеви и фосфорни соли заместват съществуващите и се вграждат в екстрацелуларния матрикс на костта - което е категорично доказателство че в костта се осъществяват непрекъснати процеси на моделиране и обмяна. По този начин се следи образуването на костно вещество по време на растежа. При радиоактивно замърсяване калциевите йони могат да бъдат заместени от катиони на тежки метали - олово, стронций и радий.
В зависимост от организацията на костната тъкан се срещат два вида кост - влакнеста и ламеларна. Ламеларната кост се изгражда от пластинки (на латински ламела означава именно пластинка), които са дебели от 3 до 7 микрометра и са широки по няколко милиметра. Матриксът на ламелите съдържа успоредно подредени колагенови влакна, които имат кос вървеж и са взаимно перпендикулярни в съседните ламели. Костните клетки са разположени в периферията на пластинката, а техните цитоплазмени израстъци - в канали, които навлизат и в съседните пластинки.
Остеонът (Хаверсова система) представлява комплекс от 5 - 20 ламели, които се слепват със слабо минерализиран матрикс. Ламелите имат цилиндрична форма, диаметър 250 - 300 микрометра и дължина от порядъка на няколко сантиметра (но най-често 0.5 - 1 см.). Те се подреждат концентрично около централен канал - той се нарича Хаверсов канал по името на автора, който го е описал за първи път в специализираната литература. Диаметърът на този канал е 20 - 50 микрометра и в него се разполагат кръвоносни съдове и амиелинови нервни влакна. Хаверсовите канали на съседни остеони са свързани с непречни канали - Фолкманови канали, отново на името на автора, който ги е описал за първи път. По хода на двата типа канали кръвоносните съдове анатомозират помежду си и образуват вътрекостна съдова мрежа.
Триизмерен модел на единичен остеон. Виждат се костни клетки, разположени в междуклетъчната субстанция
Модел на вътрекостното кръвоснабдяване
Стара рисунка на строежа на костта - стара, но ефектна и информативна!
Модел на Хаверсовите и Фолкмановите канали
Разрез на дълга кост с компактна и спонгиозна част
Отделните остеони се свързват с костен матрикс и части от периферните ламели - интерстициални ламели. Към повърхността и медуларната кухина те се обединяват чрез по-големи, слабо извити пластинки - външни и вътрешни генерални ламели. Гредичките на спонгиозната кост представляват фрагменти от ламели. Те нямат собствени кръвоносни съдове, а се хранят от съдовете на костния мозък. Гредичките на спонгиозата са покрити с клетки на еднооста.
Ендоостът се изгражда от плоски клетки с овоидни ядра, бедни на клетъчни органели. Клетките не образуват непрекъснат слой и между тях остават свободни пространства. Между покривните клетки и костната повърхност се разполагат тънки колагенови влакна, протеогликани и течност с високо калциево съдържание. Клетките на ендооста могат да се активират, като при този процес те поемат функцията на остеобласти или остеокласти - така те играят роля при ремоделирането на спонгиозата и заздравителният процес на фрактурите. Ендоостът е тъканта, която има основно значение за успеваемостта в имплантологията - на практика всички зъбни импланти, които в момента се поставят в световен мащаб, са именно от ендоосален тип. От клинична гледна точка има една особеност на ендооста, която е от огромно значение - неговата голяма чувствителност по отношение на температурни промени. Установено е че температури до 46 градуса по Целзий имат предимно стимулиращо действие върху ендооста - ускорява се кръвоснабдяването и се засилват обменните процеси. При повишаване на температурата само с един градус обаче (до 47 градуса) рязко нараства опасността от термична некроза. Проучвания in vitro показват че ако се поддържа температура от 47 градуса само в рамките на една минута, в 50 % от случаите след 3 седмици на мястото на загряването се открива некроза на костта. От клинична гледна точка това е важно за протокола на работа в имплантологията - при пробиване на костните тъкани с цел поставяне на зъбни импланти е необходимо да се осъществява непрекъсната обилна иригация на оперативното поле.
Периостът се нарича още надкостница и се разполага върху повърхността на компактната пластинка. При растящите кости това е здрава ципа, изградена от три слоя - външен, среден и вътрешен. Външният слой се нарича още адвентиция и много прилича на адвентициалната обвивка на артериалните съдове - това е рехава съединителна тъкан, с помощта на коята периостът се свързва със съседните тъкани. Средният слой (stratum fibroelasticum) се изгражда от колагенови и еластични влакна и фибробласти. Колагеновите влакна образуват мрежи, от които се отделят единични влакна (Шарпееви влакна), проникващи в канали на външните генерални ламели. Чрез тях периостът се прикрепва здраво към костната повърхност. Между колагеновите влакна се срещат и еластични влакна, които са най-много по ръбовете и израстъците на костта.
Вътрешният слой (stratum osteogenicum, cambium) е богат на клетки, които се разполагат в три слоя. Повърхностният слой е съставен от мезенхимни клетки с вретеновидна форма; средният слой - от окръглени предшественици на костните клетки (остеопрогениторни клетки), а най-дълбокият слой се състои от остеобласти. Остеобластите произвеждат костно вещество, което се натрупва върху костта и така костите растат на дебелина - апозиционна остеогенеза.
Периостът е много добре кръвоснабден. Кръвоносните съдове най-често проникват в него от сухожилията и ставните връзки. В адвентициалната обвивка се срещат предимно дебели кръвоносни съдове. От техни разклонения в средния и дълбокия слой се образуват капилярни мрежи, с които анастомозират и някои артериоли от костта. Паралелно с кръвоносните съдове в периоста вървят и множество лимфни съдове.
При дразнене периостът е силно болезнен. Това се дължи на богата мрежа от миелинови и амиелинови нервни влакна, които завършват около кръвоносните съдове със свободни нервни окончания и в съединителната тъкан с капсулирани рецептори. Свободните нервни окончания са рецептори за болка, докато капсулираните представляват механорецептори - те са чувствителни към натиск и опъване.
След завършване на растежа периостът претърпява промени. Клетките намаляват на брой и са предимно неактивни, като запазват потенциална способност да се диференцират в остеобласти. Благодарение на това периостът играе важна роля при заздравителния процес на фрактурите и костната пластика в имплантологията и лицево - челюстната хирургия. При млади индивиди периостът е изключително метаболитно активен, като с възрастта тази активност намалява, но се запазва на сравнително високо ниво до 75 - 80 годишна възраст. Така например една фрактура при 18 годишен индивид оздравява на 75 - 80 % по периостален път и едва в 20 - 25 % по ендоосален път; при възраст на пациента от 70 години съотношенията са приблизително 50 / 50.
От клинична гледна точка е важно хирургът да се ориентира къде точно е разположен периостът - при повдигане на муко-периостално ламбо вътрешната камбиална повърхност има блестящ сив цвят, което при наличие на достатъчно клиничен опит е надежден белег за ориентация. При всяка една костна пластика е добре да не се нарушава целостта на периоста - достатъчен е единичен разрез по билото на алвеоларния гребен за достигане на оперативното поле. Ако не се разкъсва или не се срязва периостът, резултатите от костната пластика са много добри и се получават доста по-бързо. Единствено при необходимост от разместване на мекотъканни ламба се налага срязване на периоста, при което меките тъкани стават разтегливи и се мобилизират лесно.