Vergelijking van verschillende ontwerpen van subperiostale implantaten toegepast bij een atrofische en tandeloze onderkaak onder traumatische belasting: een driedimensionale eindige-elementenanalyse

Ilgın Arı, Gülin Acar, İpek Dilara Baş, Emre Tosun

Full text link: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40376767/

Vergelijking van verschillende ontwerpen van subperiostale implantaten toegepast bij een atrofische en tandeloze onderkaak onder traumatische belasting: een driedimensionale eindige-elementenanalyse

1. Wetenschappelijke referentie

• Titel van de studie: Comparison of Subperiosteal Implant Designs Applied to Atrophic and Edentulous Mandible Under Traumatic Forces: A Three-Dimensional Finite Element Analysis
• Auteurs: Ilgın Arı, Gülin Acar, İpek Dilara Baş, Emre Tosun
• Wetenschappelijk tijdschrift: Journal of Oral Implantology
• Jaar van publicatie: 2025
• DOI: 10.1563/aaid-joi-D-25-00073
• PMID: 40376767

2. Wetenschappelijke achtergrond

De implantologische rehabilitatie van patiënten met een ernstig geatrofieerde tandeloze onderkaak blijft een van de grootste uitdagingen binnen de orale chirurgie en de dentale implantologie. Wanneer het resterende botvolume onvoldoende is voor de plaatsing van conventionele endossale implantaten zonder uitgebreide botopbouw, kunnen patiëntspecifieke subperiostale implantaten een alternatief vormen. Dankzij de vooruitgang in digitale planning, CAD/CAM-technologie en gepersonaliseerde productie is de belangstelling voor deze implantaatoplossing de afgelopen jaren opnieuw toegenomen.

Naast een nauwkeurige anatomische pasvorm is ook het biomechanische gedrag van dergelijke implantaten onder uitzonderlijke belasting van groot belang. De manier waarop krachten worden verdeeld over het implantaat, de prothetische componenten en het kaakbot kan bepalend zijn voor de mechanische stabiliteit van de constructie. Deze studie onderzoekt daarom de invloed van zowel het implantaatmateriaal als het ontwerp op de spanningsverdeling met behulp van een driedimensionale computergestuurde simulatie.

3. Doel van de studie

Het doel van deze studie was het biomechanische gedrag te vergelijken van vier verschillende configuraties van subperiostale implantaten voor een ernstig geatrofieerde tandeloze onderkaak. Met behulp van een driedimensionale eindige-elementenanalyse onderzochten de auteurs in welke mate het gebruikte materiaal (titanium of polyetheretherketon [PEEK]) en het ontwerp (ééndelig of tweedelig) de spanningsverdeling beïnvloeden wanneer een gesimuleerde traumatische belasting wordt toegepast.

4. Methodologie

Deze studie betreft een preklinisch onderzoek op basis van een eindige-elementenanalyse (Finite Element Analysis, FEA). Er werd een digitaal model ontwikkeld van een ernstig geatrofieerde tandeloze onderkaak waarop vier verschillende behandelingsconfiguraties werden toegepast. Twee modellen maakten gebruik van subperiostale implantaten vervaardigd uit PEEK, respectievelijk in een ééndelig en een tweedelig ontwerp, terwijl de twee overige modellen vergelijkbare titaniumconstructies gebruikten.

Elk implantaat werd op het mandibulaire model bevestigd met veertien osteosyntheseschroeven die langs de spanningslijnen van de onderkaak werden geplaatst. Vervolgens werd een traumatische kracht van 2.000 N in anteroposterieure richting op de mandibulaire prothese uitgeoefend. De maximale hoofdspanning (Pmax), minimale hoofdspanning (Pmin) en de Von Mises-spanning werden geanalyseerd. In de beschikbare samenvatting worden geen klinische gegevens, patiënten of follow-upgegevens vermeld.

5. Belangrijkste resultaten

De simulaties tonen aan dat zowel het implantaatmateriaal als het ontwerp invloed hebben op de biomechanische spanningsverdeling.

In de symfyseregio werd de hoogste maximale hoofdspanning vastgesteld bij het ééndelige titaniumimplantaat, met een waarde van 45,888 MPa. De overige modellen vertoonden in dit gebied vergelijkbare waarden. Ter hoogte van de mandibulaire condylus werd de hoogste maximale hoofdspanning gemeten bij het tweedelige PEEK-model (941,338 MPa), terwijl het ééndelige titaniummodel de laagste waarde liet zien (905,756 MPa).

De analyse van de Von Mises-spanningen liet zien dat de belasting op de abutments en abutmentschroeven lager en gelijkmatiger was bij de PEEK-modellen dan bij de titaniumvarianten. Daarentegen vertoonden de titanium implantaatframes zelf lagere interne Von Mises-spanningen dan de overeenkomstige PEEK-constructies.

Volgens de auteurs bood het ééndelige subperiostale PEEK-implantaat onder de gesimuleerde traumatische omstandigheden de meest gunstige biomechanische eigenschappen met betrekking tot het risico op een mandibulaire fractuur.

6. Klinische analyse

Deze studie levert waardevolle biomechanische inzichten op in moderne patiëntspecifieke subperiostale implantaten, maar vormt geen klinisch bewijs. De resultaten suggereren dat de materiaalkeuze niet alleen de spanningen binnen het implantaat zelf beïnvloedt, maar ook bepaalt hoe mechanische belastingen worden overgedragen op de prothetische componenten en de gesimuleerde mandibulaire structuren.

De bevindingen wijzen op een mechanisch evenwicht tussen stijfheid en spanningsverdeling. Titanium lijkt de interne belasting van het implantaatframe te beperken, terwijl PEEK de spanningen op de abutments en bevestigingsschroeven vermindert. Binnen de onderzochte simulatie liet het ééndelige PEEK-ontwerp de meest gunstige spanningsverdeling zien met betrekking tot het gesimuleerde risico op een mandibulaire fractuur.

Deze resultaten moeten echter voorzichtig worden geïnterpreteerd. Een eindige-elementenanalyse is een betrouwbaar hulpmiddel voor biomechanisch onderzoek, maar houdt geen rekening met biologische processen zoals osseo-integratie, botremodellering, wondgenezing, individuele anatomische variaties of langdurige functionele belasting. De bevindingen vormen daarom preklinische gegevens die richting kunnen geven aan de verdere ontwikkeling van subperiostale implantaten, zonder dat zij de klinische superioriteit van een specifiek materiaal of ontwerp aantonen.

7. Klinische toepassingen

De resultaten kunnen relevant zijn voor clinici die patiënten behandelen met ernstige mandibulaire atrofie, met name wanneer conventionele implantaten of uitgebreide botopbouwprocedures geen geschikte optie zijn.

De studie suggereert dat subperiostale implantaten vervaardigd uit PEEK een interessante richting kunnen vormen voor toekomstige gepersonaliseerde implantaatrehabilitaties. Daarnaast wijzen de auteurs erop dat tweedelige ontwerpen meer ontwerpvrijheid kunnen bieden tijdens de ontwikkeling en toepassing van dergelijke implantaten. Deze potentiële voordelen dienen echter eerst te worden bevestigd in prospectieve klinische studies voordat zij kunnen worden vertaald naar de dagelijkse klinische praktijk.

8. Bewijsniveau, beperkingen en transparantie

Deze publicatie betreft een preklinische computersimulatie op basis van een driedimensionale eindige-elementenanalyse. Het bewijsniveau ligt daarom lager dan dat van prospectieve klinische onderzoeken of gerandomiseerde gecontroleerde studies.

De belangrijkste beperking vloeit voort uit de onderzoeksopzet zelf. De resultaten zijn uitsluitend gebaseerd op een numeriek model onder vooraf vastgelegde belastingsomstandigheden en laten geen uitspraken toe over implantaatoverleving, biologische complicaties, patiëntgerelateerde uitkomsten of langetermijnresultaten.

In de beschikbare samenvatting worden geen belangenconflicten of financieringsbronnen vermeld. Evenmin worden aanvullende methodologische beperkingen beschreven.

9. Kernpunten van de studie

• Type studie: Preklinische driedimensionale eindige-elementenanalyse.
• Bewijsniveau: Preklinische computersimulatie.
• Onderzoeksmodel: Digitaal model van een ernstig geatrofieerde tandeloze onderkaak.
• Aantal patiënten: Niet vermeld in de beschikbare gegevens.
• Aantal onderzochte implantaatconfiguraties: Vier verschillende subperiostale implantaatontwerpen.
• Follow-upduur: Niet van toepassing.
• Primaire uitkomstmaat: Verdeling van de maximale en minimale hoofdspanningen en de Von Mises-spanningen onder een gesimuleerde traumatische belasting van 2.000 N.
• Belangrijkste resultaat: Het ééndelige PEEK-subperiostale implantaat vertoonde de gunstigste biomechanische eigenschappen met betrekking tot het gesimuleerde risico op een mandibulaire fractuur.
• Wetenschappelijke conclusie: Zowel het implantaatmateriaal als het ontwerp beïnvloeden de biomechanische spanningsverdeling.
• Beperkingen: Uitsluitend een computermodel zonder klinische validatie of langetermijngegevens.

10. Wetenschappelijke impact

Deze studie levert een waardevolle bijdrage aan de biomechanische kennis over patiëntspecifieke subperiostale implantaten voor complexe implantologische rehabilitaties. Door gelijktijdig twee materialen en twee constructieontwerpen binnen hetzelfde simulatiemodel te vergelijken, biedt zij nieuwe inzichten in de wijze waarop mechanische belastingen worden verdeeld.

Hoewel de studie geen klinische aanbevelingen doet, vormt zij een belangrijke basis voor de verdere ontwikkeling van gepersonaliseerde implantaatsystemen. De geobserveerde verschillen in spanningsverdeling kunnen toekomstige ontwerpoptimalisaties ondersteunen en aanleiding geven tot aanvullende experimentele en klinische onderzoeken die moeten uitwijzen of de biomechanische voordelen uit de simulatie zich ook vertalen naar betere klinische resultaten bij patiënten met ernstige mandibulaire atrofie.

11. Redactionele conclusie

Deze eindige-elementenanalyse levert nieuwe biomechanische inzichten op in het ontwerp van moderne subperiostale implantaten voor ernstig geatrofieerde tandeloze onderkaken. Binnen de onderzochte simulatie vertoonde het ééndelige PEEK-ontwerp de meest gunstige spanningsverdeling met betrekking tot het potentiële risico op een mandibulaire fractuur, terwijl tweedelige ontwerpen extra ontwerpflexibiliteit boden. Aangezien de resultaten uitsluitend gebaseerd zijn op een computermodel, zijn klinische studies noodzakelijk om de praktische toepasbaarheid en klinische relevantie van deze bevindingen te bevestigen.