Bibliografie
Gepersonaliseerde Subperiostale Implantaten: Een Eindige-Elementenanalyse van Monoblok- en Dubbele Implantaatsystemen bij een Atrofische Bovenkaak
Full text links: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37928878/
Gepersonaliseerde Subperiostale Implantaten: Een Eindige-Elementenanalyse van Monoblok- en Dubbele Implantaatsystemen bij een Atrofische Bovenkaak
1. Bibliografische referentie
- Titel van de studie: Gepersonaliseerde Subperiostale Implantaten: Een Eindige-Elementenanalyse van Monoblok- en Dubbele Implantaatsystemen bij een Atrofische Bovenkaak
- Auteurs: Mustafa Ayhan, Abdulkadir Burak Cankaya
- Wetenschappelijk tijdschrift: International Journal of Medical Sciences
- Jaar van publicatie: 2023
- Volume: 20(13)
- Pagina’s: 1755–1762
- DOI: 10.7150/ijms.89411
2. Wetenschappelijke achtergrond
De implantologische revalidatie van patiënten met ernstige maxillaire atrofie blijft een van de grootste uitdagingen binnen de moderne orale implantologie. Conventionele endossale implantaten vereisen voldoende botvolume om primaire stabiliteit en langdurige osseointegratie te garanderen.
Bij ernstige botresorptie zijn vaak uitgebreide botaugmentatieprocedures noodzakelijk, zoals autologe bottransplantaties of transplantaten afkomstig van de crista iliaca. Hoewel deze technieken doeltreffend kunnen zijn, gaan zij gepaard met verhoogde chirurgische morbiditeit, langere behandeltijden en een grotere belasting voor de patiënt.
Dankzij de ontwikkeling van CAD/CAM-technologieën, digitale planning en additieve productie hebben gepersonaliseerde subperiostale implantaten opnieuw aan klinische relevantie gewonnen. Deze implantaten worden individueel ontworpen op basis van de anatomie van de patiënt en vormen een mogelijke oplossing wanneer conventionele implantaten niet geplaatst kunnen worden.
3. Doel van de studie
Het primaire doel van deze studie was het vergelijken van de biomechanische prestaties van twee verschillende ontwerpen van gepersonaliseerde subperiostale implantaten voor ernstig atrofische bovenkaken:
- een monoblokimplantaat dat de volledige bovenkaak bedekt;
- een dubbel systeem bestaande uit twee afzonderlijke implantaten die respectievelijk de linker- en rechterzijde van de bovenkaak bedekken.
Met behulp van een eindige-elementenanalyse (Finite Element Analysis – FEA) onderzochten de auteurs:
- de spanningsverdeling binnen de implantaten;
- de restspanningen die op het bot worden overgedragen;
- de implantaatverplaatsing onder belasting;
- de spanningen die ontstaan ter hoogte van de prothetische abutments.
Daarnaast werd de invloed van implantaatdikte en schroefdiameter geëvalueerd.
4. Materialen en methoden
Studieopzet
Preklinische experimentele studie gebaseerd op driedimensionale simulaties met eindige-elementenanalyse.
Selectie van patiënten
Tussen 2018 en 2021 werden 49 patiënten geëvalueerd die onvoldoende botvolume hadden voor behandeling met conventionele implantaten.
Patiënten werden uitgesloten bij:
- ongecontroleerde systemische aandoeningen;
- gebruik van bisfosfonaten;
- voorgeschiedenis van schisis;
- actief rookgedrag.
Na toepassing van de exclusiecriteria werden 11 patiënten ouder dan 60 jaar opgenomen in de digitale modellering.
Ontwikkeling van de modellen
CT-scans van de patiënten werden verwerkt met de software 3D Slicer om een gemiddeld anatomisch model van een ernstig atrofische bovenkaak te creëren.
Twee implantaatontwerpen werden ontwikkeld:
- een monobloksysteem;
- een dubbel systeem met twee afzonderlijke implantaten.
Er werden acht verschillende modellen gecreëerd op basis van:
- implantaatdiktes van 1,0 mm en 1,5 mm;
- schroefdiameters van 1,5 mm en 2,0 mm.
Alle modellen werden ontworpen met de mechanische eigenschappen van de titaniumlegering Ti-6Al-4V.
Belastingsomstandigheden
Om fysiologische kauwkrachten te simuleren werden de volgende belastingen toegepast:
- 150 N verticaal op beide posterieure regio’s;
- 50 N verticaal op de anterieure regio.
Elk implantaat werd gefixeerd met zeven schroefankers.
De implantaatspanningen werden berekend volgens het Von Mises-criterium, terwijl de spanningen in het bot werden geëvalueerd met behulp van de Piola-Kirchhoff-spanningstheorie.
5. Belangrijkste resultaten
Spanningen in de implantaten
Alle geregistreerde spanningswaarden bleven ruim onder de vloeigrens van de Ti-6Al-4V-legering, wat erop wijst dat plastische vervorming onder de gesimuleerde belasting niet optreedt.
Voor de monoblokimplantaten:
- maximale spanning: 206 MPa (model M5);
- minimale spanning: 131 MPa (model M2).
Voor de dubbele systemen:
- maximale spanning: 178 MPa (model M7);
- minimale spanning: 124 MPa (model M4).
Over het algemeen vertoonden de dubbele implantaatsystemen lagere interne spanningen dan de monoblokstructuren.
Lokalisatie van de spanningen
De hoogste spanningsconcentraties werden waargenomen ter hoogte van de jukbeenuitbreidingen van de implantaten.
Dit benadrukt het belang van deze laterale verankeringszones voor de overdracht van functionele belastingen.
Restspanningen in het bot
De hoogste restspanning werd gemeten in model M6.
De laagste waarden werden geregistreerd in de modellen M1 en M3, met ongeveer 12 MPa.
In tegenstelling tot de implantaatspanningen zorgden dunwandige monoblokimplantaten voor een meer homogene belasting van de bovenkaak en daardoor voor lagere restspanningen in het bot.
Grotere schroefdiameters en dikkere implantaten verhoogden daarentegen de spanningen die op het bot werden overgedragen.
Implantaatverplaatsing
De maximale verplaatsing bleef onder:
0,21 mm
De grootste verplaatsingen werden vastgesteld in de posterieure regio’s.
Monoblokimplantaten vertoonden iets grotere verplaatsingen dan de dubbele systemen.
Implantaten met een dikte van 1,0 mm vertoonden meer verplaatsing dan implantaten van 1,5 mm, hoewel de verschillen klinisch beperkt bleven.
Spanningen op de abutments
De spanningen ter hoogte van de prothetische abutments varieerden tussen:
- 15,7 MPa;
- 18,1 MPa.
Deze waarden liggen ruim onder de mechanische limieten van het gebruikte materiaal en wijzen op een laag risico op mechanische complicaties.
6. Klinische analyse
De resultaten tonen duidelijke biomechanische verschillen tussen beide implantaatconcepten.
Dubbele implantaatsystemen genereerden lagere interne spanningen, wat theoretisch kan bijdragen aan een verminderd risico op materiaalvermoeiing op lange termijn.
Monoblokimplantaten zorgden daarentegen voor een gelijkmatigere belasting van het kaakbot en verminderden lokale spanningspieken.
Volgens de auteurs kan deze eigenschap bijzonder gunstig zijn bij protocollen voor onmiddellijke belasting, dankzij een betere absorptie en verdeling van occlusale krachten.
Daarnaast suggereert de studie dat de diameter en positionering van de fixatieschroeven een grotere invloed kunnen hebben op de botbelasting dan het implantaatontwerp zelf.
7. Klinische toepassingen
De resultaten zijn vooral relevant voor:
- ernstige maxillaire atrofie;
- volledig edentate patiënten met onvoldoende botvolume;
- patiënten die geen bottransplantatie wensen of kunnen ondergaan;
- volledige CAD/CAM-gestuurde implantologische revalidaties;
- protocollen voor onmiddellijke belasting;
- planning van gepersonaliseerde subperiostale implantaten.
De studie ondersteunt het gebruik van op maat gemaakte subperiostale implantaten als alternatief voor uitgebreide botaugmentatieprocedures.
8. Evidentieniveau, beperkingen en transparantie
Deze publicatie betreft een preklinische biomechanische studie gebaseerd op numerieke simulaties.
Belangrijkste beperkingen:
- ontbreken van prospectieve klinische validatie;
- gebruik van statische belastingen;
- geen simulatie van biologische botremodellering;
- vereenvoudigingen van het bot-implantaatmodel;
- beperkt aantal patiënten voor de ontwikkeling van het gemiddelde anatomische model.
De auteurs verklaarden geen belangenconflicten te hebben.
9. Kernpunten van de studie
- Studietype: Eindige-elementenanalyse (FEA)
- Evidentieniveau: Preklinische biomechanische studie
- Aantal patiënten: 11
- Klinische indicatie: Ernstige atrofie van de bovenkaak
- Implantaatontwerpen: Monoblok en dubbel systeem
- Materiaal: Titaniumlegering Ti-6Al-4V
- Toegepaste belasting: 50 N anterieur en 150 N posterieur
- Maximale Von Mises-spanning: 206 MPa
- Maximale implantaatverplaatsing: < 0,21 mm
- Laagste botrestspanning: 12 MPa
- Belangrijkste bevinding: Dubbele implantaten verminderen implantaatspanningen, terwijl monoblokimplantaten zorgen voor een homogenere krachtverdeling in het bot.
10. Wetenschappelijke impact
Deze studie levert waardevolle biomechanische gegevens over het gedrag van gepersonaliseerde subperiostale implantaten bij patiënten met ernstige maxillaire atrofie.
De vergelijking tussen monoblok- en dubbele systemen draagt bij aan een beter begrip van de invloed van implantaatgeometrie, materiaaldikte en schroefconfiguratie op de verdeling van functionele belastingen.
Deze resultaten kunnen bijdragen aan de verdere optimalisatie van implantaatontwerpen en de verbetering van complexe implantologische revalidaties.
11. Redactionele conclusie
De uitgevoerde eindige-elementenanalyse toont aan dat gepersonaliseerde subperiostale implantaten een biomechanisch haalbare oplossing vormen voor de behandeling van ernstig atrofische bovenkaken. Dubbele implantaatsystemen vertonen lagere interne spanningen en geringere verplaatsingen, terwijl monoblokimplantaten een meer uniforme belasting van het ondersteunende bot mogelijk maken. Beide concepten bieden specifieke biomechanische voordelen en dienen te worden geselecteerd op basis van de anatomische kenmerken van de patiënt en de behandeldoelstellingen. Prospectieve klinische studies op lange termijn zijn echter noodzakelijk om deze resultaten definitief te bevestigen.
