Bibliografie
Vergleich der Spannungsverteilung zwischen Standard-Dentalimplantaten in augmentiertem Knochen, Jochbeinimplantaten und subperiostalen Implantaten im atrophen zahnlosen Oberkiefer: Eine dreidimensionale Finite-Elemente-Analyse
Full text link : https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37083910/
Vergleich der Spannungsverteilung zwischen Standard-Dentalimplantaten in augmentiertem Knochen, Jochbeinimplantaten und subperiostalen Implantaten im atrophen zahnlosen Oberkiefer: Eine dreidimensionale Finite-Elemente-Analyse
1. Wissenschaftliche Referenz
- Titel der Studie: Vergleich der Spannungsverteilung zwischen Standard-Dentalimplantaten in augmentiertem Knochen, Jochbeinimplantaten und subperiostalen Implantaten im atrophen zahnlosen Oberkiefer: Eine dreidimensionale Finite-Elemente-Analyse
- Autoren: H. Gözde Keleş, Çiğdem Karaca
- Fachzeitschrift: The International Journal of Oral & Maxillofacial Implants
- Erscheinungsjahr: 2023
- DOI: 10.11607/jomi.9987
2. Wissenschaftlicher Hintergrund
Die Versorgung eines stark atrophierten zahnlosen Oberkiefers zählt zu den anspruchsvollsten Herausforderungen der modernen Implantologie und Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie. Fortschreitender Knochenabbau sowie die Pneumatisation der Kieferhöhlen führen häufig dazu, dass die Platzierung konventioneller Dentalimplantate ohne vorherige knöcherne Rekonstruktion nicht möglich ist.
Zur Bewältigung dieser Situation wurden unterschiedliche chirurgische Konzepte entwickelt. Autologe Knochenaugmentationen gelten seit Jahren als etablierte Methode zur Wiederherstellung eines ausreichenden Knochenvolumens. Alternativ können Jochbeinimplantate eingesetzt werden, wenn das Restknochenangebot im Oberkiefer nicht ausreicht. Mit der Weiterentwicklung digitaler Planungs- und Fertigungstechnologien haben zudem patientenspezifische subperiostale Implantate aus Titan oder Polyetheretherketon (PEEK) erneut an Bedeutung gewonnen.
Trotz zahlreicher klinischer Berichte über diese Verfahren existieren nur wenige direkte Vergleiche ihrer biomechanischen Eigenschaften. Das Verständnis der Kraftübertragung innerhalb des Implantat-Prothesen-Komplexes ist jedoch entscheidend, um biologische und technische Komplikationen langfristig zu minimieren.
3. Ziel der Studie
Ziel dieser Untersuchung war es, die biomechanischen Eigenschaften von vier unterschiedlichen Behandlungsstrategien zur festsitzenden implantatgetragenen Rehabilitation eines atrophierten zahnlosen Oberkiefers miteinander zu vergleichen.
Die Autoren analysierten die Spannungsverteilung in Knochengewebe, Implantaten, Abutments und prothetischen Gerüsten, um die jeweiligen mechanischen Vor- und Nachteile der verschiedenen Therapiekonzepte besser zu verstehen.
4. Methodik
Bei der vorliegenden Arbeit handelt es sich um eine präklinische dreidimensionale Finite-Elemente-Analyse (3D-FEA).
Aus den Computertomographiedaten eines zahnlosen Patienten wurde ein virtuelles Modell eines stark atrophierten Oberkiefers erstellt. Anschließend wurden vier unterschiedliche Behandlungsszenarien simuliert:
- Rekonstruktion mit einem Beckenkamm-Onlay-Transplantat und beidseitiger Sinusbodenelevation sowie Standardimplantaten.
- Rekonstruktion des anterioren Oberkiefers mit einem Knochentransplantat aus dem Unterkieferast und Versorgung des posterioren Bereichs mit Jochbeinimplantaten.
- Einsatz individueller zweiteiliger subperiostaler Implantate aus Titan.
- Einsatz individueller zweiteiliger subperiostaler Implantate aus PEEK.
Für alle Modelle wurden identische Belastungen simuliert: eine vertikale Kraft von 150 N sowie eine laterale Kraft von 50 N. Anschließend erfolgte die Analyse der Spannungen in Knochen, Implantaten, Abutments und prothetischen Konstruktionen.
5. Wichtigste Ergebnisse
Die Untersuchung zeigte deutliche Unterschiede in der biomechanischen Belastungsverteilung zwischen den vier Behandlungsansätzen.
Die höchsten Zugspannungen im kortikalen und spongiösen Knochen unter vertikaler Belastung wurden im Modell mit Beckenkammaugmentation festgestellt. Gleichzeitig wies dieses Modell auch die höchsten Von-Mises-Spannungen innerhalb der Implantate auf.
Das PEEK-basierte subperiostale Implantatmodell erzeugte die höchsten Druckspannungen sowohl im kortikalen als auch im trabekulären Knochen. Nach Angaben der Autoren überschritten die gemessenen Druckspannungen im trabekulären Knochen die als physiologisch akzeptierte Belastungsgrenze.
Die höchsten Spannungen in den Abutments wurden bei den Titan-subperiostalen Implantaten registriert. Ebenso zeigte die prothetische Gerüststruktur dieses Modells die höchsten Von-Mises-Spannungen sowohl unter vertikaler als auch unter lateraler Belastung.
Insgesamt konnte kein Therapiekonzept identifiziert werden, das in allen untersuchten Parametern die günstigste biomechanische Leistung aufwies.
6. Klinische Analyse
Die Ergebnisse verdeutlichen, dass die Behandlung schwer atrophierter Oberkiefer eine individuelle Abwägung verschiedener biomechanischer Faktoren erfordert. Keine der untersuchten Lösungen erwies sich als eindeutig überlegen.
Die Verwendung von Beckenkammtransplantaten ermöglicht zwar die Platzierung konventioneller Implantate, ging jedoch mit einer stärkeren Belastung von Knochen und Implantaten einher. Dies könnte mit den mechanischen Eigenschaften des transplantierten Knochens zusammenhängen.
Die Kombination aus Jochbeinimplantaten und Ramustransplantaten zeigte eine vergleichsweise günstige Spannungsverteilung im Knochen. Gleichzeitig wurden jedoch erhöhte Belastungen der Implantatstrukturen unter lateralen Kräften beobachtet. Dies unterstreicht die Bedeutung einer sorgfältigen prothetischen Planung und Okklusionsgestaltung.
Besonders interessant ist der Vergleich zwischen Titan- und PEEK-basierten subperiostalen Implantaten. Während PEEK geringere Spannungen innerhalb des Implantatkörpers aufwies, wurden größere Belastungen direkt auf den umgebenden Knochen übertragen. Titanimplantate hingegen konzentrierten höhere Spannungen innerhalb der Implantat- und Prothesenstruktur.
Da die Untersuchung ausschließlich auf numerischen Simulationen basiert, dürfen die Ergebnisse nicht unmittelbar mit klinischen Langzeiterfolgen gleichgesetzt werden. Sie liefern jedoch wertvolle Hinweise für die biomechanische Bewertung komplexer implantologischer Therapiekonzepte.
7. Klinische Anwendungen
Die Ergebnisse dieser Studie können insbesondere für folgende klinische Situationen relevant sein:
- Schwere Oberkieferatrophie mit unzureichendem Knochenangebot.
- Vollständige implantatgetragene Rehabilitation des zahnlosen Oberkiefers.
- Planung umfangreicher Knochenaugmentationsverfahren.
- Einsatz von Jochbeinimplantaten als Alternative zu ausgedehnten Knochentransplantationen.
- Verwendung patientenspezifischer subperiostaler Implantate.
- Digitale Implantatplanung und CAD/CAM-gestützte Rekonstruktionen.
Darüber hinaus unterstreichen die Daten die Bedeutung biomechanischer Analysen für die Optimierung prothetischer Konstruktionen und die langfristige Stabilität implantatgetragener Versorgungen.
8. Evidenzniveau, Limitationen und Transparenz
Die vorliegende Untersuchung ist als präklinische Finite-Elemente-Studie einzuordnen. Sie liefert wertvolle biomechanische Erkenntnisse, besitzt jedoch nicht die Aussagekraft klinischer Langzeitstudien oder randomisierter Untersuchungen.
Die Autoren weisen selbst auf mehrere Einschränkungen hin. Die Modelle basieren auf theoretischen Annahmen und können die komplexen biologischen Bedingungen der klinischen Realität nicht vollständig abbilden. Darüber hinaus wurde die Belastung der zur Fixierung der subperiostalen Implantate verwendeten Schrauben nicht gesondert untersucht.
Die Ergebnisse sollten daher als biomechanische Simulationen interpretiert werden, die einer Bestätigung durch klinische Studien und In-vivo-Untersuchungen bedürfen.
Die Studie wurde durch die Forschungsförderung der Hacettepe Universität unterstützt. Die Autoren gaben an, keine Interessenkonflikte im Zusammenhang mit dieser Arbeit zu haben.
9. Kernaussagen der Studie
- Studientyp: Dreidimensionale Finite-Elemente-Analyse (3D-FEA)
- Evidenzniveau: Präklinische Computersimulation
- Untersuchungsmodell: Virtuelles Modell eines atrophierten zahnlosen Oberkiefers
- Anzahl der Patienten: Nicht anwendbar
- Anzahl der Implantate: Abhängig vom jeweiligen Simulationsmodell
- Nachbeobachtungszeit: Nicht anwendbar
- Primärer Endpunkt: Spannungsverteilung in Knochen, Implantaten, Abutments und Prothesengerüsten
- Wichtigstes Ergebnis: Kein Behandlungskonzept zeigte eine durchgehend überlegene biomechanische Performance
- Wissenschaftliche Schlussfolgerung: Jede Therapieoption weist spezifische biomechanische Vor- und Nachteile auf
- Wesentliche Limitationen: Numerische Modellierung ohne direkte klinische Validierung
10. Wissenschaftliche Bedeutung
Die Studie erweitert das Wissen über die biomechanischen Eigenschaften verschiedener Therapiekonzepte zur Versorgung stark atrophierter Oberkiefer. Besonders wertvoll ist der direkte Vergleich von Knochenaugmentationen, Jochbeinimplantaten und modernen patientenspezifischen subperiostalen Implantaten innerhalb eines einheitlichen Versuchsdesigns.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Materialeigenschaften der verwendeten Implantate sowie die Art der Verankerung einen erheblichen Einfluss auf die Belastungsverteilung innerhalb des gesamten Rehabilitationssystems haben. Damit liefert die Arbeit wichtige Grundlagen für die Weiterentwicklung individueller Implantatkonzepte und digitaler Rekonstruktionsverfahren.
Darüber hinaus verdeutlicht die Untersuchung, dass biomechanische Faktoren bei der Auswahl eines chirurgischen und prothetischen Behandlungskonzeptes eine zentrale Rolle spielen und künftig noch stärker in die Therapieplanung integriert werden sollten.
11. Redaktionelles Fazit
Diese Finite-Elemente-Analyse zeigt, dass die Rehabilitation eines stark atrophierten zahnlosen Oberkiefers stets einen Kompromiss zwischen unterschiedlichen biomechanischen Anforderungen darstellt. Keine der untersuchten Strategien erwies sich als eindeutig überlegen. Vielmehr besitzt jede Therapieoption spezifische mechanische Stärken und Schwächen. Für Implantologen und Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgen unterstreichen die Ergebnisse die Bedeutung einer individuellen Behandlungsplanung, bei der chirurgische, prothetische und biomechanische Aspekte gleichermaßen berücksichtigt werden sollten.
