Bibliografie
Evaluatie van verschillende diktes van subperiostale implantaten op mechanische sterkte en botbelasting door middel van eindige-elementenanalyse
Full text link: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39006845/
Evaluatie van verschillende diktes van subperiostale implantaten op mechanische sterkte en botbelasting door middel van eindige-elementenanalyse
1. Wetenschappelijke referentie
- Titel van de studie: Evaluatie van verschillende diktes van subperiostale implantaten op mechanische sterkte en botbelasting door middel van eindige-elementenanalyse
- Auteurs: Abdulsamet Kundakcioglu, Mustafa Ayhan
- Wetenschappelijk tijdschrift: International Journal of Medical Sciences
- Jaar van publicatie: 2024
- DOI: 10.7150/ijms.91620
2. Wetenschappelijke achtergrond
De behandeling van ernstig geatrofieerde kaakbeenderen blijft een van de grootste uitdagingen binnen de dentale implantologie en de orale chirurgie. Bij sommige tandeloze patiënten met gevorderde botresorptie kan het plaatsen van conventionele endossale implantaten moeilijk of zelfs onmogelijk worden zonder gebruik te maken van botreconstructieprocedures.
Bottransplantatietechnieken en jukbeenimplantaten vormen erkende alternatieven, maar kunnen gepaard gaan met een verhoogde chirurgische complexiteit, een langere behandelingsduur of een groter risico op complicaties. In deze context opent de hernieuwde belangstelling voor gepersonaliseerde subperiostale implantaten, mogelijk gemaakt door digitale CAD/CAM-technologieën en additieve productie in titanium, nieuwe therapeutische perspectieven.
De aanwezigheid van een metalen structuur direct onder de zachte weefsels roept echter vragen op over de optimale dikte van deze hulpmiddelen. Een te sterke vermindering van de dikte zou de mechanische sterkte van het implantaat kunnen aantasten, terwijl een te volumineus ontwerp het risico op blootstelling van de zachte weefsels zou kunnen verhogen.
3. Doel van de studie
Het hoofddoel van deze studie was het bepalen van de minimale dikte van een gepersonaliseerd subperiostaal implantaat dat bestand is tegen fysiologische kauwkrachten en tegelijkertijd de mechanische spanningen die naar het ondersteunende bot worden overgebracht beperkt.
De auteurs vergeleken drie identieke implantaatontwerpen met verschillende diktes (1 mm, 1,5 mm en 2 mm) om hun biomechanisch gedrag te evalueren met behulp van eindige-elementenanalyse.
4. Methodologie
Dit betreft een preklinische experimentele studie gebaseerd op eindige-elementenanalyse (Finite Element Analysis – FEA).
De onderzoekers gebruikten computertomografische gegevens van 11 patiënten die behandeld waren met gepersonaliseerde subperiostale implantaten om een gemiddeld digitaal model van een geatrofieerde bovenkaak te genereren.
Vervolgens werden drie implantaatmodellen ontworpen met respectievelijke diktes van:
- 1 mm (M1)
- 1,5 mm (M2)
- 2 mm (M3)
De implantaten werden vervaardigd uit een Ti6Al4V-legering. Een verticale belasting van 250 N, die een occlusale kracht simuleerde, werd toegepast. De onderzochte parameters omvatten:
- Von Mises-spanningen binnen het implantaat;
- Restspanningen die naar het bot werden overgebracht;
- Mechanische verplaatsingen;
- Het risico op plastische vervorming van het hulpmiddel.
5. Belangrijkste resultaten
De waargenomen verschillen tussen de drie configuraties hadden voornamelijk betrekking op de mechanische sterkte van het implantaat en de verplaatsingen die onder belasting werden gegenereerd.
Het implantaat met een dikte van 1 mm (M1) vertoonde de hoogste maximale spanning, met een waarde van 495,44 MPa, waarmee de veiligheidsdrempel van 415 MPa werd overschreden. Deze situatie wijst op een risico van plastische vervorming onder functionele belasting.
De modellen van 1,5 mm en 2 mm vertoonden maximale spanningen van respectievelijk 173,24 MPa en 144,58 MPa, ruim onder de door de auteurs vastgestelde kritische drempel.
Wat betreft de spanningen die naar het bot werden overgebracht, bleven alle drie de modellen onder de in de studie gehanteerde veiligheidsgrens. De maximaal waargenomen waarden waren:
- 26,63 MPa voor M1;
- 25,95 MPa voor M2;
- 22,15 MPa voor M3.
De verplaatsingen werden eveneens beïnvloed door de dikte. Het dunste model vertoonde een maximale verplaatsing van 1,44 mm, terwijl het model van 2 mm een verplaatsing van ongeveer 0,46 mm liet zien.
6. Klinische analyse
Deze studie biedt een interessant inzicht in een zelden gedocumenteerd aspect van implantaatrevalidatie met gepersonaliseerde subperiostale implantaten: het compromis tussen een slank ontwerp en biomechanische veiligheid.
De analyse toont aan dat een te sterke vermindering van de dikte kan leiden tot een aanzienlijke toename van mechanische spanningen die geconcentreerd zijn ter hoogte van de fixatie-interfaces. Deze zones lijken de meest kritieke punten van het implantaatsysteem te zijn. Wanneer de dikte wordt teruggebracht tot 1 mm, wordt de mechanische sterkte volgens de door de auteurs gehanteerde criteria onvoldoende.
Vanuit klinisch oogpunt zijn deze resultaten bijzonder relevant voor de behandeling van patiënten met ernstige maxillaire atrofie, voor wie conventionele alternatieven soms complexe botreconstructieprocedures vereisen. De studie suggereert dat een dunner ontwerp niet noodzakelijk synoniem is met klinische verbetering wanneer dit gepaard gaat met een verlies aan mechanische stabiliteit.
De resultaten geven eveneens aan dat een dikte van 1,5 mm een compromis zou kunnen vormen tussen het verminderen van het metaalvolume en het behouden van een bevredigende sterkte. Deze interpretatie moet echter voorzichtig worden benaderd, aangezien zij gebaseerd is op een numerieke simulatie en niet op een klinische evaluatie op lange termijn.
De studie maakt het niet mogelijk om implantaatoverlevingspercentages, biologische complicaties, prothetische stabiliteit of door patiënten gerapporteerde resultaten rechtstreeks te beoordelen.
7. Klinische toepassingen
De resultaten van dit onderzoek kunnen nuttig zijn in verschillende klinische situaties waarbij digitale implantaatrevalidatieprotocollen worden toegepast:
- patiënten met ernstige maxillaire atrofie;
- kandidaten voor gepersonaliseerde subperiostale implantaten vervaardigd via additieve productie;
- gevallen waarin uitgebreide bottransplantaties moeilijk uitvoerbaar zijn;
- digitale implantaatplanning met gebruik van CAD/CAM-workflows;
- optimalisatie van het mechanische ontwerp van gepersonaliseerde implantaten.
Deze studie kan ook bijdragen aan de begeleiding van teams die betrokken zijn bij het computergestuurd ontwerpen van subperiostale implantaten door de directe invloed van de materiaaldikte op de verdeling van mechanische spanningen aan te tonen.
8. Bewijskracht, beperkingen en transparantie
Deze studie betreft een preklinische experimentele studie gebaseerd op numerieke modellering met eindige elementen.
Het niveau van klinisch bewijs is daarom beperkt, aangezien er geen prospectieve klinische vergelijking noch een langetermijnevaluatie van patiënten werd uitgevoerd in het kader van deze biomechanische analyse.
Onder de identificeerbare beperkingen:
- resultaten verkregen uit een virtueel model;
- simulatie van één enkele verticale belasting van 250 N;
- ontbreken van een directe klinische evaluatie van complicaties;
- ontbreken van gegevens over implantaatoverleving;
- onmogelijkheid om alle reële biologische omstandigheden te reproduceren.
De auteurs geven zelf aan dat de conclusies uit de eindige-elementenanalyse een klinische validatie op lange termijn vereisen.
Wat transparantie betreft, verklaren de auteurs geen belangenconflicten te hebben.
9. Belangrijkste punten van de studie
- Type studie: Preklinische experimentele studie met eindige-elementenanalyse
- Niveau van bewijs: Laag tot matig (biomechanische modellering)
- Populatie of aantal geanalyseerde studies: Digitaal model opgebouwd uit 11 patiënten
- Aantal patiënten of implantaten: 11 radiologische dossiers gebruikt om het gemiddelde model te genereren
- Duur van de follow-up: Niet van toepassing
- Primair geëvalueerd criterium: Mechanische sterkte en botspanningen afhankelijk van de implantaatdikte
- Belangrijkste resultaat: Het model van 1 mm overschrijdt de door de auteurs gehanteerde mechanische veiligheidsdrempel
- Wetenschappelijke conclusie: Een dikte van 1,5 mm lijkt voldoende onder de onderzochte simulatieomstandigheden
- Mogelijke beperkingen: Numerieke studie zonder directe klinische validatie
10. Wetenschappelijke impact
Deze publicatie draagt bij aan de ontwikkeling van gepersonaliseerde subperiostale implantaten vervaardigd via metalen 3D-printtechnologie, een domein dat opnieuw veel belangstelling geniet binnen de revalidatie van ernstig geatrofieerde kaakbeenderen.
De belangrijkste bijdrage ligt in de kwantitatieve evaluatie van de invloed van de materiaaldikte op het biomechanische gedrag van het implantaat. Terwijl veel studies zich richten op klinische resultaten of ontwerpconcepten, concentreert deze studie zich op een technische parameter die zowel de mechanische stabiliteit als de klinische integratie van het hulpmiddel kan beïnvloeden.
De gepresenteerde gegevens ondersteunen het idee dat een vermindering van de dikte tot op zekere hoogte mogelijk is zonder de mechanische sterkte in gevaar te brengen. Zij leveren daarmee nuttige informatie voor de optimalisatie van toekomstige ontwerpen van subperiostale implantaten afkomstig uit digitale CAD/CAM-workflows.
Deze resultaten vormen echter eerder een basis voor reflectie binnen onderzoek en biomedische techniek dan een definitieve klinische validatie.
11. Redactionele conclusie
Deze biomechanische studie levert originele gegevens over de invloed van de dikte van gepersonaliseerde subperiostale titaniumimplantaten die via additieve productie worden vervaardigd. De simulaties tonen aan dat een dikte van 1 mm het implantaat kan blootstellen aan een risico op mechanische vervorming, terwijl een dikte van 1,5 mm prestaties lijkt te behouden die verenigbaar zijn met de gehanteerde veiligheidscriteria. Hoewel deze resultaten veelbelovend zijn voor digitale planning binnen geavanceerde implantologie, moeten zij worden geïnterpreteerd in het licht van het preklinische karakter van de studie en vereisen zij bevestiging door klinische onderzoeken op lange termijn.
