Стоматологические открытия: от фараонов до стволовых клеток

Искусство борьбы с зубной болью - одна из древнейших отраслей медицины. В нее внесли свой вклад представители различных цивилизаций и народов. Любопытно, что многие изобретения в этой сфере, которые до сих пор используют зубные врачи, были сделаны столетия и даже тысячелетия назад.

Из истории лечения зубов
Считается, что люди впервые стали лечить зубы 8-9 тыс. лет назад - соответствующие доказательства были обнаружены в 2001 году во время раскопок в Пакистане.

 

 

Зубные болезни упоминаются в знаменитом древнеегипетском медицинском трактате, известном как папирус Эберса (по имени немецкого египтолога и писателя Георга Эберса\George Ebers, который его опубликовал в 1875 году). Он был написан не позднее 1550 года до новой эры, в самом конце эпохи Среднего Царства. Скорее всего, трактат был частично скопирован с более раннего руководства по медицине, составленного еще в первой половине 3 тысячелетия до нашей эры. Папирус Эберса содержит свыше 900 рецептов снадобий для лечения заболеваний и расстройств пищеварения, сердца, органов дыхания, слуха и зрения. Среди них можно найти одиннадцать прописей паст и мазей, которые использовались при болезнях зубов и десен. Египетские медики полагали, что эти составы обладают способностью снимать зубную боль, уменьшать воспаление десен (в современной терминологии, парадонтоз и парадентит), оздоравливать полость рта и предотвращать расшатывание зубов. Можно не сомневаться, что древние египтяне весьма нуждались в услугах дантистов. Исследование мумий показало, что многие жители страны фараонов страдали воспалениями надкостницы, кариесом и поражениями десен. Около десятка заболеваний полости рта и способов их лечения описано и в китайских медицинских манускриптах, возраст которых составляет около 3 тыс. лет.
По всей вероятности, первым специализированным стоматологическим инструментом были щипцы для экстракции зубов. Древние греки знали это приспособление уже во времена Гиппократа (около 500 лет до н. э.), который упоминает о нем в одном из своих текстов.
Примерно в то же время населявшие Центральную Италию этруски стали пионерами в деле зубного протезирования. Этруски умели изготовлять зубные коронки и даже мосты, которые подчас были ничем не хуже изделий американских и европейских протезистов середины 19 века. Древние римляне позаимствовали кое-какие умения этрусских дантистов, однако ничего особенного к ним не добавили. Правда, римский врач Архиген, лейб-медик императора Траяна, впервые описал признаки пульпита и изобрел особое сверло, которое он использовал для проникновения в зубную полость. Можно считать, что проведенное им лечение стало единственной в те времена попыткой лечения зубов с применением сверлящего инструмента. Однако этот метод был прочно забыт на много столетий. Только в 15 веке профессор Болонского и Падуанского университетов Джиовани ди Арколи\Giovanni di Arcoli вновь применил способ Архигена, о чем он и сообщил в своем труде "Практическая хирургия".
Возникшая в античности связь между общей медициной и стоматологией в средние века оказалась разорванной. Ее пытались сохранить арабские врачи и, прежде всего, кордовский хирург 11 столетия Абул-Касим, в книге которого впервые даны изображения зубных инструментов. Знаменитый французский хирург 14 столетия Ги де Шолиак не только посвятил зубным болезням часть своего трактата Chirurgia Magna, но и ввел термин "дантист". Уже упоминавшийся Джиованни Арколи усовершенствовал зубоврачебные щипцы и стал пломбировать зубы золотом. Однако вплоть до 17 века зубоврачевание, в основном, сводилось к удалению больных зубов, которым чаще всего занимались не медики, а банщики, коновалы и цирюльники.
Как медицинская специальность стоматология зародилась в Европе лишь на рубеже 17 и 18 столетий. Этому в немалой степени способствовали труды французского хирурга Пьера Фошара, которого считают отцом научной стоматологии. В 1728 году он выпустил фундаментальное "Руководство по хирургии и лечению зубов", в котором дал клиническую классификацию многих болезней ротовой полости и описал их причины. Важной вехой прогресса стоматологии стало появление фарфоровых зубных протезов, которые в конце 1880-х годов изобрел французский зубной врач Дюбуа де Шеман. В 1808 году живший в Париже итальянский дантист Джузеппанжело Фонци продемонстрировал искусственные зубы из фарфора, которые крепились с помощью платиновых стержней. Из других ключевых достижений 19 столетия надо отметить пломбирование зубов серебряно-ртутной амальгамой, которое в 1816 году впервые применил парижанин Огюст Таво, использование мышьяковистой кислоты для некротизации пульпы (1836 год) и изобретение современных зубоврачебных щипцов (1840 год).
Создание бормашины заслуживает отдельного рассказа. Ее ранним предшественником стал ручной бор который в 1680-е годы изобрел хирург Корнелиус Золинген. Хотя такой бор был весьма неудобен в употреблении, он сохранился в зубоврачебной практике вплоть до середины 19 века. В конце 18 века для сверления зубов впервые стали использовать ручные дрели, однако заметного распространения они не получили. Подлинной революцией в стоматологии стало появление педальной бормашины с ножным приводом. Впервые примитивный агрегат этого рода в 1790 году изготовил Джон Гринвуд\John Greenwood, личный дантист первого президента США Джорджа Вашингтона\George Washington. Для вращения сверла Гринвуд использовал ножной привод от прялки своей матери. Однако настоящую бормашину изобрел американский врач Джеймс Моррисон. В 1871 году это устройство было запатентовано, а пятью годами позже фирма S.S. White запустила новинку в серийное производство. В дальнейшем были созданы и другие варианты педальных машин. Самые продвинутые варианты таких механизмов обеспечивали скорость вращения бора 2000 оборотов в минуту.
Первый патент на бормашину с электрическим приводом был выдан жителю штата Мичиган\Michigan Джорджу Грину\George Green в 1875 году, однако в кабинетах дантистов такие агрегаты стали в заметных количествах появляться только с начала 20 века. В первое время скорость вращения зубного электросверла не превышала нескольких тысяч оборотов в минуту, однако к середине прошлого столетия она дошла до 30 тыс. оборотов. К этому времени стоматологи убедились, что высокоскоростное просверливание зубной ткани куда лучше переносится пациентами. Вскоре были созданы новые системы электрических приводов, которые обеспечивали скорость вращения бора в сто и более тысяч оборотов в минуту. А в 1950-е годы появились экспериментальные бормашины с турбинными наконечниками, которые давали до 250 тыс. оборотов в минуту (сейчас - до 4 млн.). Когда эти системы пошли в массовое производство, они довольно быстро вытеснили бормашины с электрическим приводом.
К этому же времени относится и широкое распространение зубной анестезии с помощью инъекций лидокаина, который применяется и поныне. До того основным лекарством для обезболивания стоматологических процедур был новокаин, который в этом качестве стал применяться после того, как в 1905 году его синтезировал немецкий химик Альфред Айнкорн. В 19 веке для этой цели применяли окись азота и кокаин, однако первый метод был неудобен для использования в кабинетах дантистов, а второй весьма небезопасен для пациентов.
Прогресс стоматологии связан со множеством других изобретений и усовершенствований. Например, в 1815 году дантист из Нового Орлеана Леви Спир Пармли\Levi Spir Parmly предложил удалять застрявшие между зубами остатки пищи с помощью шелковой нити. Фактически он переоткрыл очень древний способ чистки межзубных промежутков, который был известен еще в глубокой древности. В годы Второй Мировой войны другой американский стоматолог, Чарльз Басс\Charles Bass, ввел в употребление нейлоновую нить. Первое зубоврачебное кресло изобрел Уолдо Ханчетт\Waldo Hanchett, который в 1848 году получил на него патент.
Рентгеновские аппараты стали применять для диагностики поражений зубов уже в первые годы 20 века, однако их широкое распространение в клинической практике началось двумя десятилетиями позднее. С середины 1990-х годов врачи стали использовать аппаратуру для компьютеризованной рентгеновской радиографии зубов, которая дает более высокое качество изображений и позволяет десятикратно снизить дозу облучения. Сейчас в распоряжении американских стоматологов имеется около двух десятков моделей такой аппаратуры. В последние годы стоматологи также стали использовать в диагностических целях специальные цифровые видеокамеры и оптические сканеры.

Лазеры против бормашин
Среди новых и быстро развивающихся методов стоматологии, прежде всего, следует отметить все более широкое использование лазерной аппаратуры диагностического и лечебного назначения. Первые лазерные приборы для лечения заболеваний полости рта появились в 1991 году, причем тогда они служили только для борьбы с парадонтозом. Однако эти модели были не особенно надежны и эффективны, так что настоящее проникновения лазерных технологий в стоматологию началось четырьмя-пятью годами позднее.
Сейчас во врачебных кабинетах можно найти приборы с лазерными излучателями различных типов - твердотельными, полупроводниковыми и газовыми. Основное диагностическое назначение лазеров - раннее выявление кариеса. Лазеры также применяют для получения сведений о кровоснабжении пульпы, для выявления колоний патогенных микроорганизмов, разрушающих зубную ткань, и для взятия биопсии тканей ротовой полости (лазерные скальпели). В лечебных целях их чаще всего используют для разрушения пораженной зубной ткани и подготовки полостей для пломбирования (лазерные бормашины), для уничтожения бактерий во время санации корневого канала и для лечения заболеваний десен. Недавно американский стоматолог Марк Колонна\Mark Colonna впервые в мире разработал метод лазерного обтачивания поверхности зубов перед установкой коронок, который не требует предварительной обработки зуба с помощью механической бормашины. Лазерные приборы также находят применение в косметической стоматологии. В этом случае на поверхность зубов наносится перекись водорода, которая под действием лазерного излучения быстрее отбеливает зубную эмаль.
Не исключено, что в скором времени зубные врачи хотя бы частично откажутся от применения любых бормашин, как лазерных, так и механических. На такую возможность указывает недавнее открытие японских исследователей, о котором в феврале сообщил журнал Nature. Профессор Казуе Ямагиши\Kazue Yamagishi и ее коллеги создали белую кристаллическую пасту, которая является химическим и структурным аналогом зубной эмали. Такая синтетическая эмаль залечивает небольшие повреждения поверхности зубов, которые возникают на самых ранних стадиях кариеса. Паста наносится на трещину в зубе и уже через четверть часа застывает и прочно соединяется с зубной тканью. Эту процедуру должен проводить врач, поскольку паста обладает высокой кислотностью и может повредить десну. Новый препарат не только восстанавливает зубную эмаль, но и предотвращает ее дальнейшее разрушение бактериальной микрофлорой полости рта. В настоящее время синтетическая эмаль проходит клинические испытания и уже через 2-3 года может появиться в кабинетах дантистов.
Более далекой, но и более перспективной возможностью современного зубоврачевания считается освоение стоматологией методов регенеративной медицины. Речь в данном случае идет об искусственном выращивании зубных коронок или даже целых зубов из специализированных стволовых клеток, которые дают начало зубной ткани. Эксперименты в этом направлении пока еще немногочисленны и проводятся только на животных. В 2002 году сотрудники бостонского Института Форсайта\Forsyth Institute сообщили об успешном выращивании миниатюрных зубов свиньи во внутренностях крысы. Они размножили клетки зубной ткани шестимесячных поросят и пересадили их в кишечник крыс. Через несколько месяцев на этом месте образовались рудиментарные зубные коронки из дентина и эмали поперечником около двух миллиметров.
В прошлом году те же исследователи во главе с Памелой Йелик\Pamela Yelick и их бразильские коллеги из Федерального Университета Сан-Пауло\Universidade Federal de Sao Paulo аналогичным способом вырастили из стволовых клеток зубные коронки вполне нормального размера. На следующем этапе бостонские ученые рассчитывают выращивать зубы непосредственно в ротовой полости. Если эти опыты увенчаются успехом, исследователи начнут аналогичные эксперименты с человеческими тканями. Памела Йелик полагает, что со временем стоматологи смогут выращивать новые зубы прямо во рту пациентов, однако предупреждает, что это вряд ли произойдет ранее, чем через 15 лет.
В разных странах ведутся разработки перспективных методов профилактики кариеса, основанных на применении новейших биотехнологий. В Университете Флориды\University of Florida для этой цели используют генную инженерию. Зубная эмаль разрушается под действием молочной кислоты, которую синтезируют бактерии, обитающие в полости рта. Профессор Джеффри Хиллман\Jeffrey Hillman и его сотрудники сконструировали штамм стрептококков, которые лишены способности превращать сахар в молочную кислоту и поэтому не представляют опасности для зубной эмали. Опыты на крысах показали, что одно единственное опрыскивание зубов аэрозолем, обогащенным такими микроорганизмами, на всю жизнь изменяет состав бактериальной флоры ротовой полости и предотвращает гниение зубов. В конце 2004 года федеральное Управление по Контролю за Продовольствием и Медикаментами\Food and Drug Administration разрешило приступить к клиническим испытаниям этого метода, которые начались весной 2005 года.

Революция имплантантов
Быстрый технический и научный прогресс стоматологии в середине 20 века не только повысил эффективность лечения зубов, но и сделал его практически безболезненным. В то же время общий подход к такому лечению в это время в принципе все еще был таким же, как и в начале столетия. Врачи-дантисты либо устраняли и ремонтировали повреждения зубной ткани, оставляя корни зубов на прежнем месте, либо целиком удаляли не поддающиеся лечению зубы и вместо них устанавливали протезы, закрепленные на сохранившихся зубах либо деснах. Хотя стоматологи освоили многочисленные новые методики борьбы с заболеваниями и травмами челюстей, десен и тканей полости рта, революционных изменений в лечении собственно зубов все же не наблюдалось.
Ситуация изменилась только с появлением метода дентальной имплантации. Имплантатом в стоматологии принято называть искусственный корень, который вживляется на вакантное место, оставшееся после удаления больного зуба. Эти псевдокорни служат опорами, на которых устанавливаются либо коронки, заменяющие отдельные утраченные зубы, либо съемные или мостовидные зубные протезы, заменяющие группы зубов. Таким образом, имплантация - это принципиально новый метод стоматологического лечения, основанный на создании новых корней взамен утраченных. Существует также техника перемещения зубов с помощью имплантатов, однако она относится к сфере не лечебной, а косметической стоматологии.
Основной компонент имплантата - это опорная конструкция, которая изготовляется из титана или полиметаллических сплавов. Обычно такая конструкция представляет из себя винт, гладкий цилиндр или пластинку, хотя бывают и более сложные модели. Имплантант вживляется в верхнюю или нижнюю челюсть в ходе весьма сложной хирургической операции. Эту опору увенчивает головка, так называемый "абатмент", на которую затем и крепится коронка или групповой протез. Чаще всего абатмент ставится уже после приживления опоры, хотя в последние годы появились имплантаты и с фиксированным абатментом. Успешность приживления не гарантирована, хотя вероятность отторжения имплантата обычно не превышает 5% (в особо сложных случаях - 15%).
У метода имплантации немало преимуществ перед традиционным зубным протезированием. Удаление зуба лишает нагрузки расположенную под ним кость, которая в результате быстро атрофируется. Внедренный имплантат передает механические напряжения на кость и тем самым имитирует естественные нагрузки, возникающие во время жевания. Поэтому установка имплантатов останавливает или сильно замедляет деградацию костной ткани.
Сама по себе идея укоренения искусственных зубов очень стара. При раскопках различных древних культур, археологи находили немало черепов со следами зубных имплантатов, которые изготовлялись из костей животных, раковин или металла. Европейские и американские дантисты пытались вживлять зубные протезы уже с конца 18 века, однако почти все такие попытки неизменно заканчивались инфицированием ран и отторжением имплантатов. Это было связано как с отсутствием подходящих материалов для их изготовления, так и с дефицитом знаний об антисептике, иммуносовместимости и физиологии костной ткани.
Основателем современной техники дентальной имплантации стал шведский ученый Пер-Ингвар Бранемарк\Per-Ingvar Branemark, профессор Лундского Университета\University of Lund. В 1952 году он почти случайно обнаружил, что титановые штифты хорошо приживляются в костной ткани. Бранемарк назвал такое сращивание металла и кости "остеоинтеграцией", и этот термин с тех пор стал общепринятым. Открытие Бранемарка послужило научной основой для разработки техники дентальной имплантации, хотя сам этот процесс занял немало времени. Первые практически приемлемые зубные имплантаты появились только в 1960-е годы. В частности, в 1965 году сам Бранемарк предложил использовать разборные винтовые имплантаты с прикручиваемыми абатментами, которые оказались наиболее универсальными. В 1990-е годы появились и монолитные импланты.
Стоимость дентального имплантирования сильно зависит от числа имплантатов. В США средняя цена установки единичного имплантата составляет от $1.5 тыс. до $3 тыс., хотя может доходить и до $6-8 тыс. Полная реконструкция ротовой полости требует внедрения 12-14 имплантатов и обходится примерно в $100 тыс.