Cấy Ghép Dưới Màng Xương Cá Thể Hóa: Phân Tích Phần Tử Hữu Hạn Đối Với Hệ Thống Implant Nguyên Khối Và Kép Trong Tình Trạng Teo Xương Hàm Trên

Mustafa Ayhan, Abdulkadir Burak Cankaya

Full text links: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37928878/

Cấy Ghép Dưới Màng Xương Cá Thể Hóa: Phân Tích Phần Tử Hữu Hạn Đối Với Hệ Thống Implant Nguyên Khối Và Kép Trong Tình Trạng Teo Xương Hàm Trên

1. Thông tin thư mục

• Tiêu đề nghiên cứu: Cấy Ghép Dưới Màng Xương Cá Thể Hóa: Phân Tích Phần Tử Hữu Hạn Đối Với Hệ Thống Implant Nguyên Khối Và Kép Trong Tình Trạng Teo Xương Hàm Trên
• Tác giả: Mustafa Ayhan, Abdulkadir Burak Cankaya
• Tạp chí khoa học: International Journal of Medical Sciences
• Năm xuất bản: 2023
• Tập: 20(13)
• Trang: 1755–1762
• DOI: 10.7150/ijms.89411

2. Bối cảnh khoa học

Phục hồi chức năng bằng implant ở những bệnh nhân bị tiêu xương hàm trên nghiêm trọng vẫn là một trong những thách thức lớn nhất của implant nha khoa hiện đại. Các implant nội xương truyền thống đòi hỏi thể tích xương đầy đủ để đảm bảo độ ổn định sơ khởi và khả năng tích hợp xương lâu dài.

Trong các trường hợp tiêu xương nặng, thường cần thực hiện các thủ thuật ghép xương như ghép xương tự thân hoặc ghép xương từ mào chậu. Mặc dù các phương pháp này có thể mang lại hiệu quả cao, chúng thường liên quan đến mức độ xâm lấn lớn hơn, thời gian điều trị kéo dài và tăng nguy cơ biến chứng sau phẫu thuật.

Sự phát triển của công nghệ CAD/CAM, lập kế hoạch kỹ thuật số và sản xuất bồi đắp (additive manufacturing) đã tạo điều kiện cho sự trở lại của implant dưới màng xương cá thể hóa. Các implant này được thiết kế riêng theo giải phẫu của từng bệnh nhân và có thể là giải pháp thay thế hiệu quả khi không thể sử dụng implant nội xương thông thường.

3. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của nghiên cứu là đánh giá và so sánh đặc tính cơ sinh học của hai thiết kế implant dưới màng xương cá thể hóa dành cho bệnh nhân bị teo xương hàm trên nghiêm trọng:

• implant nguyên khối (monoblock) bao phủ toàn bộ xương hàm trên;
• hệ thống kép (dual implant) gồm hai implant độc lập bao phủ riêng biệt bên trái và bên phải của hàm trên.

Thông qua phương pháp phân tích phần tử hữu hạn (Finite Element Analysis – FEA), các tác giả đã đánh giá:

• sự phân bố ứng suất trong implant;
• ứng suất tồn dư truyền đến xương;
• độ dịch chuyển của implant dưới tải lực;
• ứng suất xuất hiện tại các trụ phục hình (abutment).

Ngoài ra, nghiên cứu còn khảo sát ảnh hưởng của độ dày implant và đường kính vít cố định đối với hiệu quả cơ học của hệ thống.

4. Vật liệu và phương pháp

Thiết kế nghiên cứu

Nghiên cứu thực nghiệm tiền lâm sàng dựa trên mô phỏng ba chiều bằng phương pháp phần tử hữu hạn.

Lựa chọn bệnh nhân

Trong giai đoạn từ năm 2018 đến năm 2021, 49 bệnh nhân không đủ thể tích xương để điều trị bằng implant truyền thống đã được đánh giá.

Các tiêu chí loại trừ bao gồm:

• bệnh lý toàn thân chưa được kiểm soát;
• sử dụng bisphosphonate;
• tiền sử khe hở môi hoặc khe hở vòm miệng;
• hút thuốc lá.

Sau khi áp dụng các tiêu chí loại trừ, 11 bệnh nhân trên 60 tuổi được đưa vào quá trình xây dựng mô hình số hóa.

Xây dựng mô hình

Hình ảnh CT của bệnh nhân được xử lý bằng phần mềm 3D Slicer nhằm tạo ra mô hình giải phẫu trung bình của hàm trên bị teo xương nghiêm trọng.

Hai loại thiết kế được phát triển:

• hệ thống implant nguyên khối;
• hệ thống implant kép gồm hai cấu trúc đối xứng độc lập.

Tám mô hình khác nhau được xây dựng dựa trên:

• độ dày implant: 1,0 mm và 1,5 mm;
• đường kính vít cố định: 1,5 mm và 2,0 mm.

Tất cả các mô hình đều sử dụng các đặc tính cơ học của hợp kim titan Ti-6Al-4V.

Điều kiện tải lực

Để mô phỏng lực nhai sinh lý, các tải trọng sau được áp dụng:

• lực thẳng đứng 150 N tại hai vùng răng sau;
• lực thẳng đứng 50 N tại vùng răng trước.

Mỗi implant được cố định bằng bảy điểm neo mô phỏng vít phẫu thuật.

Ứng suất trong implant được đánh giá theo tiêu chuẩn Von Mises, trong khi ứng suất trong xương được tính toán bằng tensor ứng suất Piola–Kirchhoff.

5. Kết quả chính

Ứng suất trong implant

Tất cả các giá trị ứng suất ghi nhận đều thấp hơn đáng kể so với giới hạn chảy của hợp kim Ti-6Al-4V, cho thấy không xảy ra biến dạng dẻo dưới tải trọng được mô phỏng.

Đối với implant nguyên khối:

• ứng suất tối đa: 206 MPa (mô hình M5);
• ứng suất tối thiểu: 131 MPa (mô hình M2).

Đối với hệ thống kép:

• ứng suất tối đa: 178 MPa (mô hình M7);
• ứng suất tối thiểu: 124 MPa (mô hình M4).

Nhìn chung, hệ thống implant kép tạo ra mức ứng suất nội tại thấp hơn so với cấu trúc nguyên khối.

Vị trí tập trung ứng suất

Các vùng tập trung ứng suất cao nhất được ghi nhận tại các phần mở rộng về phía xương gò má của implant.

Điều này cho thấy các vùng neo giữ bên ngoài đóng vai trò quan trọng trong việc truyền tải lực nhai.

Ứng suất tồn dư trong xương

Ứng suất tồn dư cao nhất được ghi nhận ở mô hình M6.

Các giá trị thấp nhất được quan sát ở mô hình M1 và M3 với khoảng 12 MPa.

Khác với ứng suất trong implant, các implant nguyên khối có thành mỏng tạo ra sự phân bố tải lực đồng đều hơn trên xương hàm trên, từ đó làm giảm ứng suất tồn dư trong mô xương.

Ngược lại, việc sử dụng implant dày hơn và vít có đường kính lớn hơn làm tăng ứng suất truyền đến xương.

Độ dịch chuyển của implant

Độ dịch chuyển tối đa được ghi nhận dưới:

0,21 mm

Các giá trị dịch chuyển lớn nhất xuất hiện ở vùng phía sau.

Implant nguyên khối có xu hướng dịch chuyển nhiều hơn implant kép.

Các implant dày 1,0 mm dịch chuyển nhiều hơn so với implant dày 1,5 mm, tuy nhiên sự khác biệt này không có ý nghĩa lâm sàng đáng kể.

Ứng suất tại abutment

Ứng suất tại các trụ phục hình dao động từ:

• 15,7 MPa;
• 18,1 MPa.

Các giá trị này thấp hơn rất nhiều so với giới hạn cơ học của vật liệu, cho thấy nguy cơ biến chứng cơ học thấp.

6. Phân tích lâm sàng

Nghiên cứu cho thấy sự khác biệt cơ sinh học đáng kể giữa hai thiết kế implant.

Hệ thống implant kép tạo ra ứng suất nội tại thấp hơn, điều này có thể giúp giảm nguy cơ mỏi vật liệu trong thời gian dài.

Ngược lại, implant nguyên khối phân bố lực đồng đều hơn trên xương hàm trên, hạn chế các điểm tập trung ứng suất cục bộ.

Theo các tác giả, đặc điểm này có thể đặc biệt hữu ích trong các phác đồ tải lực tức thì nhờ khả năng hấp thụ và phân tán lực khớp cắn hiệu quả hơn.

Ngoài ra, nghiên cứu cũng cho thấy đường kính và vị trí của vít cố định có thể ảnh hưởng đến ứng suất xương nhiều hơn chính thiết kế implant.

7. Ứng dụng lâm sàng

Kết quả nghiên cứu đặc biệt hữu ích trong các trường hợp:

• teo xương hàm trên nghiêm trọng;
• bệnh nhân mất răng toàn bộ và thiếu thể tích xương;
• bệnh nhân không muốn hoặc không thể thực hiện ghép xương;
• phục hồi toàn hàm bằng công nghệ CAD/CAM;
• điều trị tải lực tức thì;
• lập kế hoạch cấy ghép dưới màng xương cá thể hóa.

Nghiên cứu củng cố vai trò của implant dưới màng xương cá thể hóa như một giải pháp thay thế cho các thủ thuật tái tạo xương quy mô lớn.

8. Mức độ bằng chứng, hạn chế và tính minh bạch

Đây là một nghiên cứu cơ sinh học tiền lâm sàng dựa trên mô phỏng số.

Các hạn chế chính bao gồm:

• chưa có xác nhận lâm sàng tiến cứu;
• sử dụng tải trọng tĩnh;
• không mô phỏng quá trình tái cấu trúc xương sinh học;
• đơn giản hóa mô hình tương tác xương–implant;
• số lượng bệnh nhân tương đối nhỏ để xây dựng mô hình giải phẫu trung bình.

Các tác giả tuyên bố không có xung đột lợi ích.

9. Các điểm nổi bật của nghiên cứu

• Loại nghiên cứu: Phân tích phần tử hữu hạn (FEA)
• Mức độ bằng chứng: Nghiên cứu cơ sinh học tiền lâm sàng
• Số bệnh nhân: 11
• Chỉ định lâm sàng: Teo xương hàm trên nghiêm trọng
• Loại implant: Nguyên khối và hệ thống kép
• Vật liệu: Hợp kim titan Ti-6Al-4V
• Tải trọng áp dụng: 50 N phía trước và 150 N phía sau
• Ứng suất Von Mises tối đa: 206 MPa
• Độ dịch chuyển tối đa: < 0,21 mm
• Ứng suất tồn dư xương thấp nhất: 12 MPa
• Kết quả quan trọng nhất: Implant kép làm giảm ứng suất trong cấu trúc implant, trong khi implant nguyên khối giúp phân bố lực đồng đều hơn trên xương hàm.

10. Ý nghĩa khoa học

Nghiên cứu này cung cấp dữ liệu cơ sinh học quan trọng về hành vi của implant dưới màng xương cá thể hóa ở bệnh nhân bị teo xương hàm trên nghiêm trọng.

Việc so sánh giữa hệ thống nguyên khối và hệ thống kép giúp hiểu rõ hơn ảnh hưởng của hình học implant, độ dày cấu trúc và đặc tính vít cố định đối với sự phân bố lực chức năng.

Các kết quả thu được có thể hỗ trợ tối ưu hóa thiết kế implant trong tương lai và nâng cao hiệu quả điều trị ở các trường hợp phục hồi phức tạp.

11. Kết luận biên tập

Phân tích phần tử hữu hạn cho thấy implant dưới màng xương cá thể hóa là một giải pháp cơ sinh học khả thi cho bệnh nhân bị teo xương hàm trên nghiêm trọng. Hệ thống implant kép có ứng suất nội tại và độ dịch chuyển thấp hơn, trong khi implant nguyên khối cho phép phân bố tải lực đồng đều hơn trên xương nâng đỡ. Cả hai thiết kế đều sở hữu những ưu điểm cơ sinh học riêng và nên được lựa chọn dựa trên đặc điểm giải phẫu cũng như mục tiêu điều trị của từng bệnh nhân. Tuy nhiên, các nghiên cứu lâm sàng dài hạn vẫn cần được thực hiện để xác nhận các kết quả này.