Additief vervaardigde roosterachtige subperiostale implantaten voor de revalidatie van ernstig geatrofieerde alveolaire kaakruggen

Liyun Bai, Lingling Zheng, Ping Ji, Haoyuan Wan, Nazi Zhou, Rui Liu, Chao Wang

Full text link: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34984904/

Additief vervaardigde roosterachtige subperiostale implantaten voor de revalidatie van ernstig geatrofieerde alveolaire kaakruggen

1. Wetenschappelijke referentie

• Titel van de studie: Additively Manufactured Lattice-like Subperiosteal Implants for Rehabilitation of the Severely Atrophic Ridge
• Auteurs: Liyun Bai, Lingling Zheng, Ping Ji, Haoyuan Wan, Nazi Zhou, Rui Liu, Chao Wang
• Wetenschappelijk tijdschrift: ACS Biomaterials Science & Engineering
• Jaar van publicatie: 2022
• DOI:1021/acsbiomaterials.1c00962

2. Wetenschappelijke achtergrond

De implantologische behandeling van patiënten met een ernstige atrofie van de alveolaire kaak vormt nog altijd een belangrijke uitdaging binnen de mond-, kaak- en aangezichtschirurgie. Wanneer het resterende botvolume onvoldoende is voor de plaatsing van conventionele endossale implantaten, moeten alternatieve behandelstrategieën worden overwogen. Dankzij de vooruitgang op het gebied van digitale planning en additieve productietechnieken is de belangstelling voor subperiostale implantaten de afgelopen jaren opnieuw toegenomen.

Met behulp van metaal-3D-printing kunnen patiëntspecifieke implantaten worden vervaardigd die nauw aansluiten op de individuele anatomie. Een goede anatomische pasvorm alleen is echter niet voldoende. Ook de biomechanische stabiliteit en de biologische integratie van het implantaat zijn bepalend voor een succesvolle klinische toepassing. Deze studie onderzoekt daarom of een roosterachtige implantaatstructuur zowel de belastingsoverdracht kan optimaliseren als de vorming van nieuw bot rond het implantaat kan bevorderen.

3. Doel van de studie

Het doel van deze studie was het evalueren van de biomechanische eigenschappen en de biologische respons van een patiëntspecifiek subperiostaal implantaat met een roosterachtige structuur, ontworpen via een digitale workflow en vervaardigd met behulp van additieve productietechnologie. De onderzoekers wilden vaststellen of dit nieuwe ontwerp voldoende mechanische stabiliteit kon bieden, botvorming kon ondersteunen en een functionele rehabilitatie mogelijk kon maken bij patiënten met ernstige kaakatrofie.

4. Methodologie

De studie combineerde verschillende onderzoeksmethoden. Eerst werd een eindige-elementenanalyse uitgevoerd om de spanningsverdeling van het implantaatontwerp te evalueren. Vervolgens werd een gepersonaliseerd subperiostaal implantaat met een roosterstructuur digitaal ontworpen en geproduceerd met behulp van metaal-3D-printing.

De biologische evaluatie werd uitgevoerd bij zes Beagle-honden met behulp van histologisch onderzoek en micro-computertomografie om de botreactie rondom het implantaat te beoordelen. Daarna werden patiëntspecifieke implantaten geplaatst bij volledig tandeloze patiënten met een ernstig geatrofieerde onderkaak volgens een protocol met onmiddellijke belasting. Het beschikbare abstract vermeldt echter niet hoeveel patiënten daadwerkelijk werden behandeld en geeft geen aanvullende informatie over de klinische evaluatiecriteria.

5. Belangrijkste resultaten

De eindige-elementenanalyse liet zien dat de roosterachtige structuur de mechanische belasting gelijkmatiger over het onderliggende bot verdeelde dan meer conventionele implantaatontwerpen. Hierdoor zouden lokale spanningsconcentraties kunnen worden verminderd.

De preklinische onderzoeken toonden vervolgens aan dat zich nieuw bot vormde zowel binnen als rondom de open implantaatstructuur. Deze bevindingen werden bevestigd door zowel histologische analyses als micro-computertomografie en wijzen op een gunstige biologische interactie tussen implantaat en botweefsel.

Tijdens de klinische toepassing bleven de patiëntspecifieke implantaten gedurende een observatieperiode van 12 maanden functioneel, zonder melding van pijn of infecties. Radiologische controles aan het einde van de follow-up lieten bovendien tekenen zien van nieuwe botvorming en osseo-integratie. Volgens de auteurs wijzen deze resultaten erop dat additief vervaardigde roosterachtige subperiostale implantaten voldoende stabiliteit kunnen bieden voor de behandeling van ernstig geatrofieerde alveolaire kaakruggen.

6. Klinische analyse

Deze studie weerspiegelt de evolutie van subperiostale implantaten naar volledig gepersonaliseerde oplossingen waarin digitale implantaatplanning en additieve productie samenkomen. De belangrijkste innovatie ligt niet uitsluitend in de toepassing van 3D-metaalprinten, maar vooral in het biomechanisch geoptimaliseerde roosterontwerp. Deze open structuur is ontwikkeld om zowel de mechanische belasting beter te verdelen als een gunstige omgeving te creëren voor botingroei.

Een belangrijke meerwaarde van het onderzoek is de combinatie van numerieke simulaties, dierexperimenteel onderzoek en een eerste klinische toepassing. Deze opeenvolgende onderzoeksfasen leveren complementaire informatie over zowel de technische haalbaarheid als de biologische prestaties van het implantaat. De histologische waarnemingen ondersteunen bovendien de hypothese dat de roosterstructuur botingroei kan bevorderen.

Toch moeten de resultaten voorzichtig worden geïnterpreteerd. De klinische gegevens zijn beperkt en het abstract vermeldt niet hoeveel patiënten werden behandeld of welke klinische uitkomstmaten precies werden geëvalueerd. Daarnaast is een follow-up van twaalf maanden onvoldoende om uitspraken te doen over de langetermijnstabiliteit, implantaatoverleving of mogelijke biologische en prothetische complicaties. Daarom moet deze studie vooral worden beschouwd als een eerste haalbaarheidsstudie.

7. Klinische toepassingen

De gepresenteerde resultaten suggereren dat patiëntspecifieke roosterachtige subperiostale implantaten een potentiële behandelingsoptie kunnen vormen voor patiënten met ernstige alveolaire botatrofie, waarbij conventionele implantaatplaatsing door een beperkt botvolume moeilijk uitvoerbaar is.

Daarnaast onderstreept de studie de mogelijkheden van digitale workflows en additieve productie voor de ontwikkeling van volledig gepersonaliseerde implantologische oplossingen. De waargenomen botrespons ondersteunt verdere wetenschappelijke evaluatie van dit type implantaatontwerp.

Op basis van de beschikbare gegevens kan deze techniek echter nog niet worden beschouwd als een routinematig toepasbare klinische behandeling.

8. Bewijsniveau, beperkingen en transparantie

Deze publicatie betreft een preklinische studie met een eerste klinische haalbaarheidsvalidatie, waarin eindige-elementenanalyse, dierexperimenteel onderzoek en een beperkte klinische toepassing zijn gecombineerd.

Het algemene bewijsniveau kan daarom als matig worden beschouwd. De belangrijkste beperkingen zijn de beperkte klinische gegevens, het ontbreken van informatie over het exacte aantal behandelde patiënten en een follow-up die beperkt bleef tot 12 maanden.

In het beschikbare abstract worden geen belangenconflicten of financieringsbronnen vermeld. Op basis van de beschikbare informatie kunnen hierover dan ook geen uitspraken worden gedaan.

De conclusies dienen als voorlopig te worden beschouwd en vereisen bevestiging door grotere prospectieve klinische studies met langere follow-up.

9. Belangrijkste punten van de studie

• Studietype: Preklinische studie met een eerste klinische validatie.
• Bewijsniveau:
• Onderzoekspopulatie: Zes Beagle-honden en volledig tandeloze patiënten met ernstige mandibulaire atrofie.
• Aantal patiënten: Niet vermeld in het beschikbare abstract.
• Follow-upduur: 12 maanden.
• Primaire uitkomstmaat: Biomechanische stabiliteit en biologische integratie van een patiëntspecifiek roosterachtig subperiostaal implantaat.
• Belangrijkste resultaat: Verbeterde spanningsverdeling, aanwijzingen voor nieuwe botvorming en behoud van implantaatfunctie gedurende de observatieperiode.
• Wetenschappelijke conclusie: Additief vervaardigde roosterachtige subperiostale implantaten tonen veelbelovende biomechanische en biologische eigenschappen voor de behandeling van ernstig geatrofieerde alveolaire kaakruggen.
• Beperkingen: Beperkte klinische gegevens, onbekend aantal patiënten en een relatief korte follow-up.

10. Wetenschappelijke impact

Deze studie levert een waardevolle bijdrage aan de verdere ontwikkeling van patiëntspecifieke subperiostale implantaten die worden vervaardigd met behulp van additieve productietechnologie. De originaliteit van het onderzoek ligt in de combinatie van een biomechanisch geoptimaliseerde roosterstructuur met zowel preklinische als eerste klinische evaluaties.

De resultaten bieden aanvullende inzichten in de mechanische prestaties en biologische interactie van deze implantaten en ondersteunen de verdere ontwikkeling van gepersonaliseerde implantologische behandelingen voor patiënten met ernstige kaakatrofie. Tegelijkertijd benadrukt het onderzoek dat aanvullende klinische gegevens noodzakelijk blijven.

In plaats van een nieuwe klinische standaard vast te leggen, vormt deze studie een belangrijke basis voor toekomstig onderzoek naar de veiligheid, voorspelbaarheid en langetermijnprestaties van additief vervaardigde subperiostale implantaten.

11. Redactionele conclusie

Deze studie introduceert een innovatieve benadering voor de behandeling van ernstige alveolaire botatrofie door gebruik te maken van patiëntspecifieke subperiostale implantaten met een additief vervaardigde roosterstructuur. De combinatie van biomechanische optimalisatie, gunstige biologische respons en eerste klinische ervaringen levert veelbelovende resultaten op. Gezien het huidige bewijsniveau moeten de bevindingen echter voorzichtig worden geïnterpreteerd. Grotere prospectieve klinische studies zullen noodzakelijk zijn om de veiligheid, duurzaamheid en klinische voorspelbaarheid van deze behandelingsstrategie definitief te bevestigen.