Vergleich verschiedener Designs subperiostaler Implantate für den atrophischen zahnlosen Unterkiefer unter traumatischer Belastung: Eine dreidimensionale Finite-Elemente-Analyse

Ilgın Arı, Gülin Acar, İpek Dilara Baş, Emre Tosun

Full text link: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40376767/

Vergleich verschiedener Designs subperiostaler Implantate für den atrophischen zahnlosen Unterkiefer unter traumatischer Belastung: Eine dreidimensionale Finite-Elemente-Analyse

1. Wissenschaftliche Referenz

• Studientitel: Comparison of Subperiosteal Implant Designs Applied to Atrophic and Edentulous Mandible Under Traumatic Forces: A Three-Dimensional Finite Element Analysis
• Autoren: Ilgın Arı, Gülin Acar, İpek Dilara Baş, Emre Tosun
• Fachzeitschrift: Journal of Oral Implantology
• Erscheinungsjahr: 2025
• DOI: 10.1563/aaid-joi-D-25-00073
• PMID: 40376767

2. Wissenschaftlicher Hintergrund

Die implantologische Versorgung eines stark atrophierten zahnlosen Unterkiefers zählt zu den anspruchsvollsten Herausforderungen der oralen Chirurgie. Ist das verbliebene Knochenangebot für konventionelle enossale Implantate unzureichend, können patientenspezifische subperiostale Implantate eine mögliche Alternative zu umfangreichen knochenaufbauenden Verfahren darstellen. Fortschritte in der digitalen Planung, der CAD/CAM-Technologie und der individualisierten Fertigung haben das Interesse an dieser Implantatform in den letzten Jahren deutlich verstärkt.

Neben der anatomischen Passgenauigkeit spielt die mechanische Belastbarkeit solcher Konstruktionen eine entscheidende Rolle. Insbesondere die Verteilung von Belastungen bei außergewöhnlichen Krafteinwirkungen kann für die langfristige Stabilität des Implantat-Prothetik-Verbundes von Bedeutung sein. Vor diesem Hintergrund untersucht die vorliegende Studie den Einfluss unterschiedlicher Werkstoffe und Implantatdesigns auf das biomechanische Verhalten eines stark atrophierten Unterkiefers mithilfe einer computergestützten Finite-Elemente-Analyse.

3. Ziel der Studie

Ziel dieser Untersuchung war es, das biomechanische Verhalten von vier unterschiedlichen Designs subperiostaler Implantate für einen stark atrophierten zahnlosen Unterkiefer miteinander zu vergleichen. Mithilfe einer dreidimensionalen Finite-Elemente-Analyse wurde geprüft, welchen Einfluss das Implantatmaterial (Titan oder Polyetheretherketon [PEEK]) sowie die Konstruktion als einteiliges oder zweiteiliges Implantat auf die Spannungsverteilung unter einer simulierten traumatischen Belastung haben.

4. Methodik

Bei der vorliegenden Arbeit handelt es sich um eine präklinische Computersimulationsstudie auf Basis der Finite-Elemente-Methode. Ein digitales Modell eines stark atrophierten zahnlosen Unterkiefers wurde mit vier unterschiedlichen subperiostalen Implantatkonzepten versorgt. Zwei Modelle verwendeten PEEK-Implantate in einteiliger beziehungsweise zweiteiliger Ausführung, während zwei weitere Modelle entsprechende Titanimplantate beinhalteten.

Jedes Implantat wurde mit vierzehn Osteosyntheseschrauben entlang der mandibulären Spannungslinien fixiert. Anschließend wurde eine traumatische Kraft von 2.000 N in anteroposteriorer Richtung auf die mandibuläre Prothese aufgebracht. Analysiert wurden die maximale Hauptspannung (Pmax), die minimale Hauptspannung (Pmin) sowie die Von-Mises-Spannung. Klinische Daten, Patienten oder Nachbeobachtungszeiträume werden im verfügbaren Abstract nicht beschrieben.

5. Wichtigste Ergebnisse

Die numerischen Simulationen zeigen, dass sowohl das verwendete Material als auch die Implantatkonstruktion die Spannungsverteilung beeinflussen.

Im Bereich der Symphyse wies das einteilige Titanimplantat mit 45,888 MPa die höchste maximale Hauptspannung auf, während die übrigen Modelle vergleichbare Werte erreichten. Im Kondylenbereich wurde die höchste maximale Hauptspannung beim zweiteiligen PEEK-Implantat (941,338 MPa) gemessen, wohingegen das einteilige Titanmodell den niedrigsten Wert (905,756 MPa) aufwies.

Die Analyse der Von-Mises-Spannungen ergab niedrigere und gleichmäßigere Belastungen an den Abutments und Abutmentschrauben bei den PEEK-Modellen im Vergleich zu den Titanvarianten. Dagegen waren die Von-Mises-Spannungen innerhalb der Titanimplantat-Gerüste geringer als in den entsprechenden PEEK-Konstruktionen.

Nach Einschätzung der Autoren zeigte das einteilige PEEK-Implantat unter den simulierten Belastungsbedingungen das günstigste biomechanische Verhalten hinsichtlich eines potenziellen Unterkieferfrakturrisikos.

6. Klinische Analyse

Die Studie liefert wertvolle biomechanische Erkenntnisse über moderne patientenspezifische subperiostale Implantate, ersetzt jedoch keine klinische Evidenz. Sie verdeutlicht, dass die Wahl des Implantatmaterials nicht nur die Belastung des Implantatkörpers selbst beeinflusst, sondern auch die Kraftübertragung auf prothetische Komponenten und die simulierten knöchernen Strukturen verändert.

Die Ergebnisse weisen auf unterschiedliche mechanische Eigenschaften der beiden Werkstoffe hin. Während Titan innerhalb des Implantatgerüstes geringere Spannungen aufweist, reduziert PEEK die Belastung der Abutments und ihrer Fixierungsschrauben. Im Rahmen der gewählten Simulation zeigte insbesondere das einteilige PEEK-Design die günstigste Spannungsverteilung im Hinblick auf das simulierte Risiko einer Unterkieferfraktur.

Diese Resultate sollten jedoch mit der erforderlichen Zurückhaltung interpretiert werden. Die Finite-Elemente-Analyse ermöglicht eine detaillierte Untersuchung mechanischer Zusammenhänge, kann jedoch biologische Prozesse wie Osseointegration, Knochenumbau, individuelle anatomische Unterschiede oder Langzeitbelastungen im klinischen Alltag nicht vollständig abbilden. Die Ergebnisse liefern daher in erster Linie Hinweise für die Weiterentwicklung individueller Implantatkonzepte und stellen keine unmittelbare klinische Handlungsempfehlung dar.

7. Klinische Anwendungen

Die Ergebnisse können für die implantologische Versorgung von Patienten mit ausgeprägter Unterkieferatrophie relevant sein, insbesondere wenn konventionelle Implantattherapien oder umfangreiche augmentative Verfahren nur eingeschränkt möglich sind.

Die Untersuchung deutet darauf hin, dass PEEK-basierte subperiostale Implantate zukünftig eine interessante Option innerhalb individualisierter implantologischer Versorgungskonzepte darstellen könnten. Darüber hinaus weisen die Autoren darauf hin, dass zweiteilige Implantatdesigns konstruktive Vorteile hinsichtlich der Flexibilität bieten können. Ob diese biomechanischen Eigenschaften zu klinischen Vorteilen führen, muss jedoch durch prospektive klinische Studien bestätigt werden.

8. Evidenzniveau, Limitationen und Transparenz

Bei dieser Veröffentlichung handelt es sich um eine präklinische Computersimulationsstudie auf Grundlage einer dreidimensionalen Finite-Elemente-Analyse. Das Evidenzniveau ist daher niedriger einzustufen als bei prospektiven klinischen Studien oder randomisierten kontrollierten Untersuchungen.

Die wesentliche Einschränkung ergibt sich aus dem Studiendesign selbst. Die Ergebnisse basieren auf einem numerischen Modell unter definierten Belastungsbedingungen und erlauben keine Aussagen über klinische Erfolgsraten, biologische Komplikationen oder Langzeitergebnisse.

Im verfügbaren Abstract werden weder Interessenkonflikte noch Finanzierungsquellen angegeben. Weitere methodische Limitationen werden ebenfalls nicht näher erläutert.

9. Kernaussagen der Studie

• Studientyp: Präklinische dreidimensionale Finite-Elemente-Analyse.
• Evidenzniveau: Präklinische Computersimulationsstudie.
• Untersuchungsmodell: Digitales Modell eines stark atrophierten zahnlosen Unterkiefers.
• Anzahl der Patienten: In den vorliegenden Informationen nicht angegeben.
• Anzahl der Implantatkonfigurationen: Vier verschiedene subperiostale Implantatdesigns.
• Nachbeobachtungszeit: Nicht anwendbar.
• Primärer Endpunkt: Verteilung der maximalen und minimalen Hauptspannungen sowie der Von-Mises-Spannungen unter einer simulierten Belastung von 2.000 N.
• Wichtigstes Ergebnis: Das einteilige PEEK-Implantat zeigte die günstigste biomechanische Spannungsverteilung hinsichtlich des simulierten Unterkieferfrakturrisikos.
• Wissenschaftliche Schlussfolgerung: Sowohl das Implantatmaterial als auch das Konstruktionsdesign beeinflussen die mechanische Spannungsverteilung subperiostaler Implantate.
• Limitationen: Ausschließlich numerische Simulation ohne klinische Validierung oder Langzeitdaten.

10. Wissenschaftliche Bedeutung

Diese Untersuchung erweitert das biomechanische Verständnis patientenspezifischer subperiostaler Implantate für komplexe implantologische Rehabilitationen. Besonders hervorzuheben ist der direkte Vergleich zweier unterschiedlicher Werkstoffe und zweier Implantatdesigns innerhalb desselben numerischen Modells.

Die Studie liefert keine klinischen Wirksamkeitsnachweise, trägt jedoch dazu bei, mechanische Zusammenhänge besser zu verstehen und zukünftige Implantatentwicklungen gezielter auszurichten. Die beobachteten Unterschiede in der Spannungsverteilung können als Grundlage für weitere experimentelle und klinische Untersuchungen dienen, mit denen geprüft werden kann, ob die in der Simulation festgestellten biomechanischen Vorteile tatsächlich zu verbesserten klinischen Ergebnissen bei Patienten mit schwerer Unterkieferatrophie führen.

11. Redaktionelles Fazit

Diese Finite-Elemente-Analyse liefert neue biomechanische Erkenntnisse zur Konstruktion moderner subperiostaler Implantate für stark atrophierte zahnlose Unterkiefer. Innerhalb der untersuchten Simulation zeigte das einteilige PEEK-Design die günstigste Spannungsverteilung im Hinblick auf das potenzielle Risiko einer Unterkieferfraktur, während zweiteilige Konstruktionen zusätzliche Gestaltungsmöglichkeiten bieten. Da sämtliche Ergebnisse ausschließlich auf numerischen Simulationen beruhen, sind klinische Studien erforderlich, um ihre praktische Relevanz und Übertragbarkeit auf die Patientenversorgung zu bestätigen.