Для чего нужна костная ткань у животных
Для чего нужна костная ткань у животных
Структура костной ткани и кровообращение
Кость представляет собой сложную материю, это сложный анизотропный неравномерный жизненный материал, обладающий упругими и вязкими свойствами, а также хорошей адаптивной функцией. Все превосходные свойства костей составляют неразрывное единство с их функциями.
Форма и структура костей являются различными в зависимости от выполняемых ими функций. Разные части одной и той же кости вследствие своих функциональных различий имеют разную форму и структуру, например, диафиз бедренной кости и головка бедренной кости. Поэтому полное описание свойств, структуры и функций костного материала является важной и сложной задачей.
Структура костной ткани
«Ткань» представляет собой комбинированное образование, состоящее из особых однородных клеток и выполняющих определенную функцию. В костных тканях содержатся три компонента: клетки, волокна и костный матрикс. Ниже представлены характеристики каждого из них:
Клетки: В костных тканях существуют три вида клеток, это остеоциты, остеобласт и остеокласт. Эти три вида клеток взаимно превращаются и взаимно сочетаются друг с другом, поглощая старые кости и порождая новые кости.
Костные клетки находятся внутри костного матрикса, это основные клетки костей в нормальном состоянии, они имеют форму сплющенного эллипсоида. В костных тканях они обеспечивают обмен веществ для поддержания нормального состояния костей, а в особых условиях они могут превращаться в два других вида клеток.
Остеобласт имеет форму куба или карликового столбика, они представляют собой маленькие клеточные выступы, расположенные в довольно правильном порядке и имеют большое и круглое клеточное ядро. Они расположены в одном конце тела клетки, протоплазма имеет щелочные свойства, они могут образовывать межклеточное вещество из волокон и мукополисахаридных белков, а также из щелочной цитоплазмы. Это приводит к осаждению солей кальция в идее игловидных кристаллов, расположенных среди межклеточного вещества, которое затем окружается клетками остеобласта и постепенно превращается в остеобласт.
Остеокласт представляет собой многоядерные гигантские клетки, диаметр может достигать 30 – 100 µm, они чаще всего расположены на поверхности абсорбируемой костной ткани. Их цитоплазма имеет кислотный характер, внутри ее содержится кислотная фосфотаза, способная растворять костные неорганические соли и органические вещества, перенося или выбрасывая их в другие места, тем самым ослабляя или убирая костные ткани в данном месте.
Костные волокна в основном состоит из коллагенового волокна, поэтому оно называется костным коллагеновым волокном, пучки которого расположены послойно правильными рядами. Это волокно плотно соединено с неорганическими составными частями кости, образуя доскообразную структуру, поэтому оно называется костной пластинкой или ламеллярной костью. В одной и той же костной пластинке большая часть волокон расположена параллельно друг другу, а слои волокон в двух соседних пластинках переплетаются в одном направлении, и костные клетки зажаты между пластинками. Вследствие того, что костные пластинки расположены в разных направлениях, то костное вещество обладает довольно высокой прочностью и пластичностью, оно способно рационально воспринимать сжатие со всех направлений.
Морфология кости
С точки зрения морфологии, размеры костей неодинаковы, их можно подразделить на длинные, короткие, плоские кости и кости неправильной формы. Длинные кости имеют форму трубки, средняя часть которых представляет собой диафиз, а оба конца – эпифиз. Эпифиз сравнительно толстый, имеет суставную поверхность, образованную вместе с соседними костями. Длинные кости главным образом располагаются на конечностях. Короткие кости имеют почти кубическую форму, чаще всего находятся в частях тела, испытывающих довольно значительное давление, и в то же время они должны быть подвижными, например, это кости запястья рук и кости предплюсны ног. Плоские кости имеют форму пластинок, они образуют стенки костных полостей и выполняют защитную роль для органов, находящихся внутри этих полостей, например, как кости черепа.
Кость состоит из костного вещества, костного мозга и надкостницы, а также имеет разветвленную сеть кровеносных сосудов и нервов, как показано на рисунке. Длинная бедренная кость состоит из диафиза и двух выпуклых эпифизарных концов. Поверхность каждого эпифизарного конца покрыта хрящом и образует гладкую суставную поверхность. Коэффициент трения в пространстве между хрящами в месте соединения сустава очень мал, он может быть ниже 0.0026. Это самый низкий известный показатель силы трения между твердыми телами, что позволяет хрящу и соседним костным тканям создать высокоэффективный сустав. Эпифизарная пластинка образована из кальцинированного хряща, соединенного с хрящом. Диафиз представляет собой полую кость, стенки которой образованы из плотной кости, которая является довольно толстой по всей ее длине и постепенно утончающейся к краям.
Костный мозг заполняет костномозговую полость и губчатую кость. У плода и у детей в костномозговой полости находится красный костный мозг, это важный орган кроветворения в человеческом организме. В зрелом возрасте мозг в костномозговой полости постепенно замещается жирами и образуется желтый костный мозг, который утрачивает способность к кроветворению, но в костном мозге по-прежнему имеется красный костный мозг, выполняющий эту функцию.
Надкостница представляет собой уплотненную соединительную ткань, тесно прилегающую к поверхности кости. Она содержит кровеносные сосуды и нервы, выполняющие питательную функцию. Внутри надкостницы находится большое количество остеобласта, обладающего высокой активностью, который в период роста и развития человека способен создавать кость и постепенно делать ее толще. Когда кость повреждается, остеобласт, находящийся в состоянии покоя внутри надкостницы, начинает активизироваться и превращается в костные клетки, что имеет важное значение для регенерации и восстановления кости.
Микроструктура кости
Костное вещество в диафизе большей частью представляет собой плотную кость, и лишь возле костномозговой полости имеется небольшое количество губчатой кости. В зависимости от расположения костных пластинок, плотная кость делится на три зоны, как показано на рисунке: кольцевидные пластинки, гаверсовы (Haversion) костные пластинки и межкостные пластинки.
Кольцевидные пластинки представляют собой пластинки, расположенные по окружности на внутренней и внешней стороне диафиза, и они подразделяются на внешние и внутренние кольцевидные пластинки. Внешние кольцевидные пластинки имеют от нескольких до более десятка слоев, они располагаются стройными рядами на внешней стороне диафиза, их поверхность покрыта надкостницей. Мелкие кровеносные сосуды в надкостнице пронизывают внешние кольцевидные пластинки и проникают вглубь костного вещества. Каналы для кровеносных сосудов, проходящие через внешние кольцевидные пластинки, называются фолькмановскими каналами (Volkmann’s Canal). Внутренние кольцевидные пластинки располагаются на поверхности костномозговой полости диафиза, они имеют небольшое количество слоев. Внутренние кольцевидные пластинки покрыты внутренней надкостницей, и через эти пластинки также проходят фолькмановские каналы, соединяющие мелкие кровеносные сосуды с сосудами костного мозга. Костные пластинки, концентрично расположенные между внутренними и внешними кольцевидными пластинками, называются гаверсовыми пластинками. Они имеют от нескольких до более десятка слоев, расположенных параллельно оси кости. В гаверсовых пластинках имеется один продольный маленький канал, называемый гаверсовым каналом, в котором находятся кровеносные сосуды, а также нервы и небольшое количество рыхлой соединительной ткани. Гаверсовы пластинки и гаверсовы каналы образуют гаверсову систему. Вследствие того, что в диафизе имеется большое число гаверсовых систем, эти системы называются остеонами (Osteon). Остеоны имеют цилиндрическую форму, их поверхность покрыта слоем цементина, в котором содержится большое количество неорганических составных частей кости, костного коллагенового волокна и крайне незначительное количество костного матрикса.
Межкостные пластинки представляют собой пластинки неправильной формы, расположенные между остеонами, в них нет гаверсовых каналов и кровеносных сосудов, они состоят из остаточных гаверсовых пластинок.
Внутрикостное кровообращение
В кости имеется система кровообращения, например, на рисунке показа модель кровообращения в плотной длинной кости. В диафизе есть главная питающая артерия и вены. В надкостнице нижней части кости имеется маленькое отверстие, через которое внутрь кости проходит питающая артерия. В костном мозге эта артерия разделяется на верхнюю и нижнюю ветви, каждая из которых в дальнейшем расходится на множество ответвлений, образующих на конечном участке капилляры, питающие ткани мозга и снабжающие питательными веществами плотную кость.
Кровеносные сосуды в конечной части эпифиза соединяются с питающей артерией, входящей в костномозговую полость эпифиза. Кровь в сосудах надкостницы поступает из нее наружу, средняя часть эпифиза в основном снабжается кровью из питающей артерии и лишь небольшое количество крови поступает в эпифиз из сосудов надкостницы. Если питающая артерия повреждается или перерезается при операции, то, возможно, что снабжение кровью эпифиза будет заменяться на питание из надкостницы, поскольку эти кровеносные сосуды взаимно связываются друг с другом при развитии плода.
Кровеносные сосуды в эпифизе проходят в него из боковых частей эпифизарной пластинки, развиваясь, превращаются в эпифизарные артерии, снабжающие кровью мозг эпифиза. Есть также большое количество ответвлений, снабжающих кровью хрящи вокруг эпифиза и его боковые части.
Верхняя часть кости представляет собой суставный хрящ, под которым находится эпифизарная артерия, а еще ниже ростовой хрящ, после чего имеются три вида кости: внутрихрящевая кость, костные пластинки и надкостница. Направление кровотока в этих трех видах кости неодинаково: во внутрихрящевой кости движение крови происходит вверх и наружу, в средней части диафиза сосуды имеют поперечное направление, а в нижней части диафиза сосуды направлены вниз и наружу. Поэтому кровеносные сосуды во всей плотной кости расположены в форме зонтика и расходятся лучеобразно.
Поскольку кровеносные сосуды в кости очень тонкие, и их невозможно наблюдать непосредственно, поэтому изучение динамики кровотока в них довольно затруднительно. В настоящее время с помощью радиоизотопов, внедряемых в кровеносные сосуды кости, судя по количеству их остатков и количеству выделяемого ими тепла в сопоставлении с пропорцией кровотока, можно измерить распределение температур в кости, чтобы определить состояние кровообращения.
В процессе лечения дегенеративно-дистрофических заболеваний суставов безоперационным методом в головке бедренной кости создается внутренняя электрохимическая среда, которая способствует восстановлению нарушенной микроциркуляции и активному удалению продуктов обмена разрушенных заболеванием тканей, стимулирует деление и дифференциацию костных клеток, постепенно замещающих дефект кости.
КОСТНАЯ ТКАНЬ
Рис. 1. Костные клетки (вид с поверхности).
Рис. 1. Костные клетки (вид с поверхности):
1 ядро;
2 цитоплазма;
3 отростки.
ко́стная ткань, один из видов соединительной ткани; твёрдая обызвествлённая ткань, входящая в состав кости. Развивается из мезенхимы. Состоит из клеток и межклеточного (основного) вещества. К. т. содержит 3 вида клеточных элементов: остеобласты, остеоциты и остеокласты. Остеобласты клетки, из которых развивается К. т., встречаются в участках её новообразования, роста или восстановления; синтезируют коллаген. Они характеризуются хорошо развитой гранулярной цитоплазматической сетью; богаты щелочной фосфатазой. Остеоциты дифференцированные отростчатые клетки сформировавшейся К. т. Их тела лежат в лакунах обызвествлённого основного вещества, а тонкие отростки в особых костных канальцах, пронизывающих всё межклеточное вещество К. т. (рис. 1). Остеокласты многоядерные гигантские клетки, участвующие в резорбции межклеточного вещества. В их цитоплазме много лизосом, богатых гидролитическими ферментами типа кислой фосфатазы. Главный компонент межклеточного вещества коллагеновые волокна. В зависимости от их расположения различают грубоволокнистую и пластинчатую К. т. В грубоволокнистой ткани, встречающейся у зародышей и при регенерации кости, беспорядочно расположенные волокна образуют грубые пучки. В пластинчатой К. т. сформированы костные пластинки, содержащие тонкие параллельно ориентированные фибриллы. Из этой ткани построено компактное и губчатое вещество костей. В компактном веществе костные пластинки располагаются в определённом порядке, образуя сложные системы (рис. 2). Основная структурная единица компактного вещества трубчатых костей остеоны системы концентрически наслоённых костных пластинок вокруг центрального, или Гаверсова, канала, в котором располагаются кровеносные сосуды и нервные волокна (рис. 3). Между остеонами расположены вставочные системы пластинок остатки старых разрушенных остеонов. На внутренней и наружной поверхностях кости образуется система непрерывных пластинок, окаймляющих всю область компактного вещества наружные и внутренние общие системы костных пластинок.
К. т. в организме осуществляет функцию опоры и механической защиты, а также является депо кальциевых солей. К. т. способна к регенерации. Высокая регенеративная способность К. т. трубчатых костей обеспечивается периостом. Пластинчатые кости регенерируют значительно хуже.
Литература:
Иванов И. Ф., Ковальский П. А., Цитология, гистология, эмбриология, 3 изд., М., 1976.
Рис. 2. Участок компактного вещества кости.
Рис. 2. Участок компактного вещества кости:
1 наружные общие пластинки;
2 остеоны;
3 вставочные пластинки;
4 центральный канал;
5 внутренние общие пластинки.
Рис. 3. Схема Гаверсовой системы (по Штеру).
Рис. 3. Схема Гаверсовой системы (по Штеру).
Натуральный костный материал
Утрата одного или нескольких зубов беспокоит многих людей, но часто не считается достаточным поводом для посещения стоматолога. Более того, некоторые из пациентов отказываются от восстановления после хирургического удаления зубов, предпочитая игнорировать проблему длительное время. Такое поведение приводит к тому, что в дальнейшем терапия значительно усложняется и требует проведения дополнительных оперативных вмешательств, в частности костной пластики.
Среди большого количества методов коррекции зубного ряда, наиболее эффективным и близким к натуральному, считается установка дентального имплантата, который станет основой для эстетически выполненных коронок. Подобное хирургическое вмешательство подразумевает наличие достаточного объема костной ткани в месте фиксации, так как имплантат должен быть надежно закреплен и выдерживать жевательные нагрузки. Далеко не у каждого пациента сохранена физиология альвеолярного отростка челюсти в месте, где отсутствует зуб. Поэтому стоматологам приходится осуществлять дополнительную операцию по восстановлению объема тканей, которую называют костной пластикой. Если этого не сделать, а выполнить имплантацию в условиях дефицита, то появляются следующие последствия:
Пациент должен знать, что атрофические явления в альвеолярном отростке прогрессируют за счет отсутствия нагрузки на кость. Чем дольше он тянет с походом к стоматологу, тем больше рассасывается и деформируется его кость. В самых запущенных случаях, при наличии дополнительных триггеров (возраста, кист и так далее), кость истончается настолько, что возникают спонтанные переломы.
Виды костной пластики
Восстановление костной ткани пациентам, которым требуется имплантация, может быть нескольких видов. Врач подбирает технику операции, опираясь на индивидуальные особенности пациента, которые получает после комплексного обследования. Не последнюю роль играет и локализация проблемы. Всего существует 4 методики восстановления объема альвеолярного гребня, каждая из которых имеет свои достоинства и недостатки.
Расщепление альвеолярного отростка
Методика, которая позволяет эффективно увеличивать толщину альвеолярного гребня на любом участке челюстей. В современной стоматологии такая костная пластика считается наиболее удачной, если не хватает ширины кости. Кроме того, она подразумевает одновременную установку имплантатов, что сокращает длительность лечения в два раза. Расщепление альвеолярного отростка не требует установки дорогостоящих костнопластических материалов и защитных мембран. Наиболее удачным выбором станет натуральный костный материал для костной пластики.
Основные достоинства методики:
Такая костная пластика в некоторой степени компенсирует даже высоту альвеолярного гребня, но редко применяется при значительных истончениях.
Подсадка костного блока
Техника увеличения объема костной ткани, которая позволяет увеличить альвеолярный отросток в ширину и в высоту. Данная методика чаще всего подразумевает использование аутогенного трансплантата, который удачнее всего приживается и почти не дает риска отторжения. Места для забора блока:
Хуже приживаются, но тоже используются материалы от другого человека и блоки животного происхождения.
Суть операции заключается в привинчивании костного блока специальными винтами. Сверху конструкция покрывается специальной костной стружкой, а затем ограничивается защитной мембраной. После этого врач накладывает швы на мягкие ткани десны. Здесь затруднительно и рискованно сразу устанавливать имплантации, поэтому от одномоментной имплантации отказываются.
НТР или направленная тканевая регенерация
Данная методика включает в себя использование костнопластического материала для подсаживания и коррекции атрофии высоты и ширины альвеолярного отростка, а также специальной коллагеновой мембраны. Такие защитные конструкции, которые позволяют также удерживать трансплантат на определенном месте, могут быть резорбируемыми, то есть самостоятельно рассасываться. В противном случае требуется дополнительное удаление конструкции.
Барьерная мембрана для НТР должна быть максимально прочной и четко фиксировать костный материал. Поэтому лучше воспользоваться титановыми или другими подобными конструкциями и не волноваться о результатах костной пластики.
Синус лифтинг
Операция синус лифтинга выполняется только на верхней челюсти, так как она тесно связана с гайморовой пазухой. Суть хирургического вмешательства заключается в приподнимании дна верхнечелюстного синуса путем отслаивания его мембраны от надкостницы и заполнения пространства трансплантатом. Существует несколько вариаций данной методики, но везде стараются использовать трансплантаты натурального происхождения, чтобы увеличить скорость приживления и сразу установить имплантаты.
Синус лифтинг бывает латеральным и вертикальным. Первый вариант еще называют открытым, так как здесь проводится просверливание хирургического доступа к гайморовой пазухе через переднюю поверхность десны. Вертикальный или закрытый (щадящий) синус лифтинг выполняется через заранее созданное ложе для имплантата, поэтому он считается менее травматичным. Выбор методики лежит на плечах стоматолога, так как каждая из методик имеет свои показания. В частности, закрытая операция не проводится в условиях чрезмерной атрофии альвеолярного гребня.
Виды трансплантатов для костной пластики
Натуральный костный материал для костной пластики в условиях современной медицины используется не так часто, как кажется. Инновационные технологии изготовления искусственных трансплантатов позволяют избежать множества недостатков и рисков применения натуральных материалов.
Всего существует четыре вида трансплантатов для проведения костной пластики:
В подборе материала для костной пластики участвует пациент, так как финансовая сторона вопроса находится не на последнем месте. Стоматолог обязан подробно разъяснить человеку все особенности натуральных и синтетических трансплантатов, а также порекомендовать наиболее оптимальные варианты.
Особенности натурального костного материала
Трансплантаты, созданные из органических материалов, имеют свои преимущества и недостатки. В зависимости от вида костнопластического вещества, будут отличаться и его способности. Каждый трансплантат имеет два основных свойства:
Натуральные материалы человеческого происхождения максимально способны увеличивать регенерацию. Особенно такое действие повышается, если в процессе костной пластики пациенту внедряют, помимо трансплантата, сконцентрированную кровь, взятую предварительно из вены и прошедшую центрифугирование. Синтетические конструкции больше направлены на то, чтобы служить поддержкой для атрофированного альвеолярного гребня.
Пациенты часто опасаются устанавливать трансплантаты от животных или других людей из-за риска получить какие-нибудь заболевания или высокой, как им кажется, вероятности отторжения. На самом деле, процесс создания костнопластического материала в стоматологии проходит целый ряд контрольных проверок, прежде чем допускается до стоматологических клиник. Ни один из трансплантатов не представляет никакой угрозы для пациента, поэтому риск инфицирования можно исключить. Однако менее успешное приживление действительно характерно для таких конструкций, поэтому врач должен учитывать индивидуальные особенности здоровья человека. Например, пожилым людям редко фиксируют аутогенные трансплантаты, так как им опасно выполнять дополнительный этап по забору тканей.
Альтернатива натуральному материалу
Современная медицина постоянно создает синтетические конструкции разного применения. В стоматологии активно модернизируются синтетические трансплантаты, которые гораздо дешевле по себестоимости, но не уступают характеристиками натуральным материалам. Рекомендуется использовать наиболее современные и проверенные виды синтетических трансплантатов, ведь они лучше всего приживаются.
Некоторые стоматологи полностью отказываются от натурального костного материала для костной пластики и закупают искусственные трансплантаты. Чаще всего они имеют гранулированную форму, что позволяет быстро отрегулировать объем восстановления кости. Отсутствие органической составляющей в материале снижает иммунную несовместимость и минимизирует процессы отторжения. Нередко именно применение синтетических трансплантатов позволяет одномоментно провести имплантацию и прочно зафиксировать искусственные корни для будущих коронок.
Чем можно заменить костную пластику?
Имплантация в условиях атрофии костной ткани нецелесообразна в классическом варианте, однако существует альтернативная методика базальной фиксации имплантатов. В любом случае, восполнение дефицита ширины или высоты альвеолярного гребня более физиологично и эффективно, но в ситуации, когда подобная операция невозможна, выполняют специфическую имплантацию при наличии резорбции.
Базальная имплантация подразумевает использование небольших и отличающихся по форме имплантатов. Они крепятся в те слои кости челюстей, где не происходит рассасывания. Кроме того, возможна установка искусственного корня под углом или в ткани скуловой кости. Такие имплантаты сразу закрываются коронками, после чего их можно использовать, как обычные зубы. Немедленная нагрузка простимулирует процесс роста собственной костной ткани. Однако эстетичность таких конструкций не слишком высока, из-за чего предпочитают выполнять костную пластику.