Генерация тепла при использовании сверл для аутологичного забора костной ткани: in vitro исследование

Почему нагрев сверл важен в повседневной стоматологии

Когда стоматологи устанавливают имплантаты или восстанавливают потерянную челюстную кость, они часто используют собственную кость пациента, аккуратно сверля и собирая мелкие костные стружки. На первый взгляд это просто, но существует скрытый риск: сверление может перегреть кость, убивая клетки и ухудшая заживление имплантата. В этом исследовании оценивали, сколько тепла генерируют специальные сверла для забора кости, как на температуру влияют настройки и износ сверла и что это означает для безопасного лечения.

Костные стружки как естественный строительный материал

Хирургам нравится использовать собственную кость пациента в качестве трансплантата, поскольку в ней есть живые клетки и факторы роста, которые помогают образованию новой кости. Один из способов получить такой трансплантат — полое сверло, которое при резке собирает стружки внутри себя. В отличие от обычных сверл, отталкивающих и выводящих мусор из отверстия и тем самым отводящих тепло, собирающие сверла задерживают горячие фрагменты. К тому же сама кость плохо проводит тепло, поэтому нагрев может быстро нарастать и повредить ткани. Если кость подвергается высокотемпературному воздействию даже в течение короткого периода, отдельные её участки могут отмереть, замедляя заживление или ослабляя сцепление с имплантатом, установленным в этой зоне.

Модель контролируемого лабораторного сверления

Чтобы безопасно проверить, сколько тепла дают эти сверла, исследователи работали со свежими ребрами свиньи, которые по поведению похожи на человеческую челюстную кость. Они использовали специально собранную стойку для сверления, которая опускала хирургическую насадку строго вертикально с точно контролируемой силой, исключая человеческую вариативность. Команда протестировала одно коммерческое сверло для сбора костной стружки при четырёх скоростях вращения (300, 600, 1200 и 2000 оборотов в минуту) и трёх осевых нагрузках (15, 20 и 25 ньютонов). Мелкие температурные датчики размещались всего в полмиллиметра от полости сверления для отслеживания изменений внутри кости, а бесконтактный инфракрасный термометр измерял температуру костных стружек, застрявших в сверле. Всё сверление проводилось с обильным охлаждающим раствором, как это делают в аккуратной клинической практике.

Насколько горячими действительно стали кость и стружки

Главный вопрос состоял в том, поднималась ли температура кости до опасного уровня. В этой модели повышение примерно на 10 градусов Цельсия считалось рискованным для жизнеспособности костных клеток. Во всех протестированных сочетаниях повышение температуры в собранных костных стружках всегда оставалось ниже 5 градусов — обнадёживающий результат для качества самого трансплантата. Донорская кость вокруг отверстия показывала более значительные повышения, но в большинстве условий оставалась ниже порога в 10 градусов. Самая горячая комбинация дала среднее повышение чуть более 10 градусов при 1200 оборотах в минуту и наибольшей осевой нагрузке. В отличие от этого, применение умеренной силы около 20 ньютонов удерживало повышение температуры кости примерно в пределах 3–5 градусов при любых скоростях, а сверление на 600 оборотах в минуту оставалось ниже порога вне зависимости от силы.

Когда скорость, давление и износ становятся опасными

Исследование также изучало продолжительность сверления и износ самих сверл. Более высокие скорости, особенно 2000 оборотов в минуту, снимали материал очень быстро, часто за менее чем две секунды, в то время как более медленные сочетания могли занимать более шести секунд. Микроскопические изображения показали лишь незначительное притупление кромок после десяти использований, но выраженное округление и сколы после тридцати использований, при которых некоторые наконечники сверл начали расслаиваться. Такие изношенные сверла работали горячее и медленнее: средние повышения температуры кости более чем удвоились, а время резания почти удвоилось. Хотя температура костных стружек по-прежнему оставалась ниже повышения в 5 градусов, окружающая донорская кость чаще приближалась к опасной зоне или превышала её, повышая риск термического повреждения у реального пациента.

Что это значит для работы в стоматологическом кресле

Для стоматологов и оральных хирургов вывод практичен и ясен. Сверла для сбора костной стружки могут безопасно получать пригодный трансплантат при правильно выбранных параметрах и достаточном охлаждении. В этом исследовании наиболее безопасными сочетаниями оказались осевая сила около 20 ньютонов — независимо от скорости — или работа на 600 оборотах в минуту при любой из протестированных нагрузок; в этих условиях нагрев кости оставался ниже вредного уровня. Однако сверла не следует использовать более примерно 30 раз, поскольку сильный износ приводит к большему трению, более высоким температурам кости и более длительному сверлению, даже если сами стружки остаются относительно прохладными. Регулярный визуальный контроль наконечника сверла и своевременная его замена помогут защитить здоровье кости и повысить шансы на прочную, долговечную остеоинтеграцию имплантатов.

Цитирование: Jáni, F., Köhler, N., Lempel, E. et al. Heat generation of autologous bone harvesting drills: an in vitro study. Sci Rep 16, 5093 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35988-3

Ключевые слова: сверление под дентальные имплантаты, костная пластика, износ сверла, термическое повреждение, оральная хирургия