Finite-Elemente-Analyse subperiostaler Implantate: Eine systematische Übersichtsarbeit zur biomechanischen Leistungsfähigkeit und Spannungsverteilung

Vincenzo Ronsivalle, Paola Lo Giudice, Simona Santonocito, Salvatore Bocchieri, Roberta Giudice, Salvatore Battaglia, Salvatore Crimi, Alberto Bianchi, Marco Cicciù

Full text link: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40399179/

Finite-Elemente-Analyse subperiostaler Implantate: Eine systematische Übersichtsarbeit zur biomechanischen Leistungsfähigkeit und Spannungsverteilung

1. Wissenschaftliche Referenz

• Studientitel: Finite element method of subperiosteal implants: a systematic review on biomechanical performance and stress distribution
• Fachzeitschrift: Journal of Cranio-Maxillofacial Surgery
• Erscheinungsjahr: 2025
• DOI: 10.1016/j.jcms.2025.04.018

2. Wissenschaftlicher Hintergrund

Die implantologische Rehabilitation bei ausgeprägter Kieferatrophie gehört zu den anspruchsvollsten Herausforderungen der modernen Oralchirurgie. Reicht das vorhandene Knochenangebot für konventionelle enossale Implantate nicht aus, sind alternative Behandlungskonzepte erforderlich. Dank der Weiterentwicklung digitaler Technologien – insbesondere der dreidimensionalen Bildgebung mittels DVT (CBCT), CAD/CAM-Planung und additiver Fertigung – erleben individuell gefertigte subperiostale Implantate eine zunehmende wissenschaftliche und klinische Aufmerksamkeit.

Parallel dazu hat sich die Finite-Elemente-Methode (FEM) als etabliertes Instrument zur Untersuchung biomechanischer Belastungen entwickelt. Mithilfe numerischer Simulationen lassen sich Kraftübertragung, Spannungsverteilung und potenzielle mechanische Schwachstellen bereits vor einer klinischen Anwendung analysieren. Die vorliegende systematische Übersichtsarbeit fasst den aktuellen Kenntnisstand zu FEM-Studien über subperiostale Implantate zusammen und bewertet deren biomechanisches Verhalten im Vergleich zu konventionellen Implantatsystemen.

3. Ziel der Studie

Ziel dieser systematischen Übersichtsarbeit war es, wissenschaftliche Untersuchungen auszuwerten, die die Finite-Elemente-Methode zur Analyse subperiostaler Implantate eingesetzt haben. Im Mittelpunkt stand die Beurteilung ihres biomechanischen Verhaltens sowie der Spannungsverteilung innerhalb des Implantat-Knochen-Systems. Darüber hinaus sollte untersucht werden, wie sich diese Implantate im Vergleich zu konventionellen enossalen Implantaten unter funktioneller Belastung verhalten.

4. Methodik

Die Studie wurde als systematische Übersichtsarbeit nach den PRISMA-Leitlinien durchgeführt. Die Literaturrecherche umfasste die Datenbanken Web of Science, PubMed, Scopus und Lilacs und schloss Veröffentlichungen bis Februar 2025 ein.

Berücksichtigt wurden ausschließlich Studien, die die Finite-Elemente-Methode zur Untersuchung der Spannungsverteilung bei subperiostalen Implantaten verwendeten. Insgesamt erfüllten zwölf Studien die definierten Einschlusskriterien. Das Risiko systematischer Verzerrungen wurde mithilfe einer für in silico-Studien angepassten Version des ROBINS-I-Instruments bewertet. Weitere methodische Einzelheiten, beispielsweise zu den verwendeten Simulationsmodellen oder Belastungsprotokollen, werden im verfügbaren Abstract nicht näher beschrieben.

5. Wichtigste Ergebnisse

Die ausgewerteten FEM-Studien zeigen übereinstimmend, dass subperiostale Implantate mechanische Belastungen gleichmäßiger verteilen als konventionelle Implantate. Dadurch treten an der Grenzfläche zwischen Implantat und Knochen geringere Spannungsspitzen auf, was auf eine günstigere Lastübertragung innerhalb des Systems hindeutet.

Darüber hinaus weisen Implantate mit einer Doppelkonfiguration eine höhere biomechanische Stabilität auf als andere untersuchte Konstruktionen. Die Simulationen verdeutlichen außerdem, dass mehrere Konstruktionsmerkmale einen wesentlichen Einfluss auf das mechanische Verhalten besitzen. Hierzu zählen insbesondere das verwendete Material – beispielsweise Titan oder PEEK –, die Schraubenfixation sowie die Implantatdicke. Schräg einwirkende Belastungen führten im Vergleich zu axialen Belastungen zu einer stärkeren Verlagerung der Implantate.

6. Klinische Einordnung

Diese systematische Übersichtsarbeit liefert keine direkten klinischen Ergebnisse, sondern fasst Erkenntnisse aus computergestützten biomechanischen Simulationen zusammen. Die vorliegenden Daten sprechen dafür, dass patientenspezifisch gefertigte subperiostale Implantate Belastungen günstiger verteilen können als herkömmliche Implantatsysteme, was insbesondere bei stark atrophierten Kiefern von Bedeutung sein könnte.

Aus klinischer Sicht unterstreicht die Arbeit die Bedeutung einer sorgfältigen digitalen Implantatplanung. Die mechanische Leistungsfähigkeit scheint nicht ausschließlich vom Implantatkonzept selbst abzuhängen, sondern wird ebenso durch Materialeigenschaften, Implantatgeometrie, Dicke und Art der Fixierung beeinflusst. Diese Faktoren sollten bereits während der digitalen Konstruktion berücksichtigt werden.

Gleichzeitig ist Zurückhaltung bei der Interpretation geboten. Sämtliche eingeschlossenen Untersuchungen basieren auf numerischen Simulationen und erlauben keine direkten Aussagen über Implantatüberleben, biologische Komplikationen oder langfristige klinische Ergebnisse. Die Autoren weisen daher ausdrücklich darauf hin, dass standardisierte FEM-Methoden sowie prospektive klinische Studien erforderlich sind, um die Aussagekraft der biomechanischen Simulationen unter klinischen Bedingungen zu bestätigen.

7. Klinische Anwendungen

Die Ergebnisse dieser Übersichtsarbeit können insbesondere für die Planung komplexer implantologischer Rehabilitationen bei Patienten mit ausgeprägter Ober- oder Unterkieferatrophie von Bedeutung sein. Sie unterstützen den Einsatz digitaler Planungsverfahren, CAD/CAM-gestützter Fertigung, DVT-basierter Individualisierung sowie biomechanischer Simulationen bei der Entwicklung patientenspezifischer subperiostaler Implantate.

Darüber hinaus liefern die Erkenntnisse wertvolle Hinweise für die Optimierung von Implantatdesign, Materialwahl und Fixationskonzepten. Aus den vorliegenden Daten lassen sich jedoch keine endgültigen Empfehlungen hinsichtlich eines bestimmten klinischen Behandlungsprotokolls oder einer Überlegenheit gegenüber anderen implantologischen Therapiekonzepten ableiten.

8. Evidenzniveau, Limitationen und Transparenz

Bei dieser Publikation handelt es sich um eine systematische Übersichtsarbeit über in silico-Studien auf Basis der Finite-Elemente-Methode. Obwohl systematische Reviews grundsätzlich ein hohes Evidenzniveau besitzen, wird die Aussagekraft hier durch die ausschließliche Berücksichtigung computergestützter Simulationen begrenzt.

Die Autoren betonen selbst, dass standardisierte FEM-Protokolle und klinische Validierungsstudien notwendig sind, um die langfristige Relevanz der beobachteten biomechanischen Eigenschaften zu bestätigen. Weitere methodische Einschränkungen werden im verfügbaren Abstract nicht beschrieben.

Hinweise auf Interessenkonflikte oder finanzielle Beziehungen zu Implantatherstellern sind in den bereitgestellten Informationen nicht enthalten.

9. Kernaussagen der Studie

• Studientyp: Systematische Übersichtsarbeit
• Evidenzniveau: Systematische Übersichtsarbeit über in silico-Studien (Finite-Elemente-Analysen)
• Anzahl der eingeschlossenen Studien: 12
• Anzahl der Patienten oder Implantate: In den bereitgestellten Informationen nicht angegeben
• Nachbeobachtungszeit: Nicht angegeben
• Primärer Untersuchungsparameter: Biomechanische Leistungsfähigkeit und Spannungsverteilung subperiostaler Implantate
• Wichtigstes Ergebnis: FEM-Simulationen zeigen eine gleichmäßigere Spannungsverteilung sowie eine höhere mechanische Stabilität bestimmter Implantatkonfigurationen.
• Wissenschaftliche Schlussfolgerung: Subperiostale Implantate stellen eine vielversprechende Option für die Rehabilitation stark atrophierter Kiefer dar; ihre langfristige klinische Leistungsfähigkeit muss jedoch noch bestätigt werden.
• Limitationen: Ausschließlich computergestützte Simulationen; standardisierte FEM-Methoden und klinische Validierung sind weiterhin erforderlich.

10. Wissenschaftliche Bedeutung

Diese systematische Übersichtsarbeit bietet einen aktuellen Überblick über die biomechanische Forschung zu individuell gefertigten subperiostalen Implantaten auf Grundlage der Finite-Elemente-Methode. Anstatt neue klinische Daten bereitzustellen, bündelt sie die vorhandene Evidenz zu Spannungsverteilung, Lastübertragung und mechanischer Stabilität unterschiedlicher Implantatkonzepte.

Darüber hinaus identifiziert die Arbeit entscheidende Einflussfaktoren wie Materialauswahl, Implantatdicke, Schraubenfixation und Belastungsrichtung. Damit liefert sie wertvolle Ansatzpunkte für die Weiterentwicklung patientenspezifischer Implantatsysteme sowie für zukünftige Untersuchungen, die numerische Simulationen mit klinischen Ergebnissen verknüpfen sollen. Insgesamt unterstreicht die Studie die zunehmende Bedeutung digitaler Planungs- und Simulationsverfahren in der modernen Implantologie, macht jedoch zugleich deutlich, dass belastbare klinische Langzeitdaten weiterhin unverzichtbar sind.

11. Redaktionelles Fazit

Diese systematische Übersichtsarbeit verdeutlicht das Potenzial der Finite-Elemente-Methode zur biomechanischen Bewertung moderner subperiostaler Implantate bei schwerer Kieferatrophie. Die verfügbaren Simulationen sprechen für eine günstige Spannungsverteilung und zeigen, dass verschiedene Konstruktionsmerkmale die mechanische Stabilität wesentlich beeinflussen. Da sich die Ergebnisse ausschließlich auf in silico-Analysen stützen, sollten sie jedoch mit der gebotenen Vorsicht interpretiert werden, bis hochwertige klinische Studien ihre langfristige Relevanz bestätigen.