Porównanie różnych konstrukcji implantów podokostnowych stosowanych w zanikowej bezzębnej żuchwie poddanej działaniu sił urazowych: trójwymiarowa analiza metodą elementów skończonych

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

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

Porównanie różnych konstrukcji implantów podokostnowych stosowanych w zanikowej bezzębnej żuchwie poddanej działaniu sił urazowych: trójwymiarowa analiza metodą elementów skończonych

1. Dane bibliograficzne

• Tytuł badania: Comparison of Subperiosteal Implant Designs Applied to Atrophic and Edentulous Mandible Under Traumatic Forces: A Three-Dimensional Finite Element Analysis
• Autorzy: Ilgın Arı, Gülin Acar, İpek Dilara Baş, Emre Tosun
• Czasopismo naukowe: Journal of Oral Implantology
• Rok publikacji: 2025
• DOI: 10.1563/aaid-joi-D-25-00073
• PMID: 40376767

2. Tło naukowe

Leczenie implantologiczne pacjentów z całkowicie bezzębną żuchwą i zaawansowanym zanikiem kości pozostaje jednym z największych wyzwań współczesnej chirurgii jamy ustnej i implantologii. W przypadkach, gdy objętość kości jest niewystarczająca do zastosowania klasycznych implantów śródkostnych bez rozległych zabiegów augmentacyjnych, indywidualnie projektowane implanty podokostnowe mogą stanowić alternatywę terapeutyczną. Rozwój technologii cyfrowych, projektowania CAD/CAM oraz spersonalizowanej produkcji przyczynił się do ponownego zainteresowania tym rozwiązaniem.

Oprócz precyzyjnego dopasowania do anatomii pacjenta istotnym zagadnieniem pozostaje zachowanie biomechaniczne implantów podczas działania znacznych obciążeń. Analiza sposobu rozkładu naprężeń może dostarczyć cennych informacji na temat bezpieczeństwa konstrukcji oraz jej potencjalnej stabilności mechanicznej. W niniejszym badaniu oceniono wpływ materiału i konstrukcji implantu na rozkład naprężeń przy użyciu trójwymiarowej analizy metodą elementów skończonych.

3. Cel badania

Celem badania było porównanie właściwości biomechanicznych czterech różnych konfiguracji implantów podokostnowych przeznaczonych do rehabilitacji implantologicznej znacznie zanikowej, całkowicie bezzębnej żuchwy. Autorzy ocenili wpływ materiału wykonania (tytan lub poli(eteroeteroketon) – PEEK) oraz konstrukcji implantu (jednoczęściowej lub dwuczęściowej) na rozkład naprężeń podczas działania symulowanej siły urazowej.

4. Metodologia

Badanie miało charakter przedkliniczny i zostało przeprowadzone z wykorzystaniem trójwymiarowej analizy metodą elementów skończonych (Finite Element Analysis – FEA). Opracowano cyfrowy model całkowicie bezzębnej żuchwy z ciężkim zanikiem wyrostka zębodołowego. Następnie zastosowano cztery różne warianty leczenia obejmujące implanty podokostnowe wykonane z PEEK lub tytanu, zarówno w konstrukcji jednoczęściowej, jak i dwuczęściowej.

Każdy implant został zamocowany do modelu żuchwy za pomocą czternastu śrub do osteosyntezy rozmieszczonych wzdłuż linii naprężeń żuchwy. Na odbudowę protetyczną przyłożono siłę urazową o wartości 2 000 N działającą w kierunku przednio-tylnym. Analizowano maksymalne naprężenia główne (Pmax), minimalne naprężenia główne (Pmin) oraz naprężenia zredukowane według Von Misesa. W dostępnym streszczeniu nie przedstawiono danych klinicznych ani okresu obserwacji.

5. Główne wyniki

Przeprowadzone symulacje wykazały, że zarówno materiał implantu, jak i jego konstrukcja wpływają na rozkład naprężeń mechanicznych.

Najwyższą wartość maksymalnego naprężenia głównego w okolicy spojenia żuchwy odnotowano dla jednoczęściowego implantu tytanowego (45,888 MPa), natomiast pozostałe modele wykazywały zbliżone wartości. W obrębie kłykcia żuchwy najwyższe wartości Pmax uzyskano dla dwuczęściowego implantu z PEEK (941,338 MPa), natomiast najniższe dla jednoczęściowego implantu tytanowego (905,756 MPa).

Analiza naprężeń Von Misesa wykazała niższe i bardziej jednorodne wartości w obrębie łączników protetycznych oraz śrub mocujących w modelach wykonanych z PEEK w porównaniu z modelami tytanowymi. Jednocześnie same konstrukcje implantów tytanowych wykazywały niższe naprężenia wewnętrzne niż odpowiadające im konstrukcje z PEEK.

Według autorów jednoczęściowy implant podokostnowy wykonany z PEEK charakteryzował się najkorzystniejszym zachowaniem biomechanicznym pod względem ryzyka złamania żuchwy w warunkach analizowanego urazu.

6. Analiza kliniczna

Badanie dostarcza istotnych informacji dotyczących biomechaniki nowoczesnych, indywidualnie projektowanych implantów podokostnowych, jednak nie stanowi dowodu klinicznego ich skuteczności. Wyniki sugerują, że wybór materiału wpływa nie tylko na naprężenia powstające w samym implancie, ale również na sposób przenoszenia obciążeń na elementy protetyczne oraz symulowane struktury kostne.

Uzyskane wyniki wskazują na odmienne właściwości mechaniczne obu materiałów. Konstrukcje tytanowe wykazywały mniejsze naprężenia wewnętrzne, natomiast PEEK sprzyjał zmniejszeniu naprężeń działających na łączniki protetyczne i śruby mocujące. W analizowanym modelu numerycznym jednoczęściowa konstrukcja z PEEK wykazała najbardziej korzystny rozkład naprężeń pod względem potencjalnego ryzyka złamania żuchwy.

Interpretując wyniki należy zachować ostrożność. Analiza metodą elementów skończonych jest uznanym narzędziem do oceny zachowania biomechanicznego, jednak nie odzwierciedla procesów biologicznych, takich jak osteointegracja, przebudowa kości, gojenie tkanek, indywidualne różnice anatomiczne czy długotrwałe obciążenia czynnościowe. Z tego względu przedstawione dane mają charakter przedkliniczny i mogą stanowić podstawę do dalszego rozwoju konstrukcji implantów, ale nie dowodzą przewagi klinicznej żadnego z ocenianych rozwiązań.

7. Zastosowania kliniczne

Wyniki badania mogą mieć znaczenie dla lekarzy zajmujących się leczeniem pacjentów z zaawansowanym zanikiem żuchwy, szczególnie w przypadkach, gdy zastosowanie klasycznych implantów śródkostnych lub rozległych procedur augmentacyjnych jest utrudnione.

Autorzy sugerują, że implanty podokostnowe wykonane z PEEK mogą stanowić obiecujący kierunek rozwoju spersonalizowanej rehabilitacji implantologicznej. Z kolei konstrukcje dwuczęściowe mogą zapewniać większą elastyczność podczas projektowania i wykonywania implantów. Potencjalne korzyści wymagają jednak potwierdzenia w badaniach klinicznych.

8. Poziom dowodów, ograniczenia i przejrzystość

Publikacja przedstawia wyniki badania przedklinicznego opartego na trójwymiarowej analizie metodą elementów skończonych. Poziom dowodów naukowych jest zatem niższy niż w przypadku badań klinicznych prospektywnych lub randomizowanych badań kontrolowanych.

Najważniejsze ograniczenie wynika z charakteru zastosowanej metody. Wszystkie wyniki uzyskano na podstawie modelu komputerowego przy zdefiniowanych warunkach obciążenia, dlatego nie można na ich podstawie oceniać przeżywalności implantów, powikłań biologicznych ani długoterminowych efektów leczenia.

W dostępnym streszczeniu nie podano informacji dotyczących konfliktu interesów ani źródeł finansowania. Nie opisano również dodatkowych ograniczeń metodologicznych.

9. Najważniejsze informacje

• Rodzaj badania: Przedkliniczna trójwymiarowa analiza metodą elementów skończonych.
• Poziom dowodów: Badanie przedkliniczne oparte na symulacji komputerowej.
• Model badawczy: Cyfrowy model całkowicie bezzębnej, znacznie zanikowej żuchwy.
• Liczba pacjentów: Nie podano w dostępnych danych.
• Liczba ocenianych konfiguracji implantów: Cztery konstrukcje implantów podokostnowych.
• Okres obserwacji: Nie dotyczy.
• Główny oceniany parametr: Rozkład maksymalnych i minimalnych naprężeń głównych oraz naprężeń Von Misesa pod wpływem siły 2 000 N.
• Najważniejszy wynik: Jednoczęściowy implant podokostnowy z PEEK wykazał najkorzystniejszy rozkład naprężeń pod względem symulowanego ryzyka złamania żuchwy.
• Wniosek naukowy: Zarówno materiał, jak i konstrukcja implantu wpływają na biomechaniczny rozkład naprężeń.
• Ograniczenia: Badanie komputerowe bez walidacji klinicznej i bez danych długoterminowych.

10. Znaczenie naukowe

Badanie wnosi nowe informacje do wiedzy dotyczącej biomechaniki indywidualnie projektowanych implantów podokostnowych przeznaczonych do leczenia najbardziej wymagających przypadków zaniku żuchwy. Jednoczesne porównanie dwóch materiałów oraz dwóch różnych konstrukcji implantów pozwala lepiej zrozumieć wpływ tych czynników na rozkład obciążeń mechanicznych.

Choć badanie nie dostarcza podstaw do formułowania zaleceń klinicznych, stanowi cenny punkt wyjścia do dalszych prac nad optymalizacją konstrukcji implantów podokostnowych. Uzyskane wyniki mogą stanowić inspirację dla kolejnych badań eksperymentalnych i klinicznych, których celem będzie ocena, czy obserwowane przewagi biomechaniczne przekładają się na rzeczywiste korzyści terapeutyczne u pacjentów z ciężkim zanikiem żuchwy.

11. Wnioski redakcyjne

Przedstawiona analiza metodą elementów skończonych dostarcza wartościowych danych dotyczących biomechaniki nowoczesnych implantów podokostnowych stosowanych w leczeniu znacznie zanikowych, bezzębnych żuchw. W analizowanych warunkach symulacyjnych jednoczęściowa konstrukcja z PEEK wykazała najbardziej korzystny rozkład naprężeń w odniesieniu do potencjalnego ryzyka złamania żuchwy, natomiast konstrukcje dwuczęściowe zapewniały większą elastyczność projektową. Ze względu na przedkliniczny charakter badania konieczne są dalsze badania kliniczne potwierdzające znaczenie tych obserwacji w codziennej praktyce implantologicznej.