Đánh giá cơ sinh học của implant thông thường, implant xương gò má, implant dưới màng xương neo vào xương gò má và implant dưới màng xương neo vào xương hàm trên trong phục hồi hàm trên mất răng toàn bộ: phân tích phân bố ứng suất bằng phương pháp phần tử hữu hạn

Berivan Deniz, Mehmet Emre Yurttutan.

Full text link: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40604849/

Đánh giá cơ sinh học của implant thông thường, implant xương gò má, implant dưới màng xương neo vào xương gò má và implant dưới màng xương neo vào xương hàm trên trong phục hồi hàm trên mất răng toàn bộ: phân tích phân bố ứng suất bằng phương pháp phần tử hữu hạn

1. Thông tin tài liệu khoa học

• Tên nghiên cứu: Biomechanical Evaluation of Conventional, Zygomatic, Zygomatic Bone-Anchored Subperiosteal and Maxilla-Anchored Subperiosteal Implants for the Rehabilitation of the Completely Edentulous Maxilla: A Finite Element Stress Analysis
• Tác giả: Berivan Deniz, Mehmet Emre Yurttutan.
• Tạp chí: BMC Oral Health.
• Năm xuất bản: 2025.
• DOI: 10.1186/s12903-025-06387-3.

2. Bối cảnh khoa học

Phục hồi bằng implant cho hàm trên mất răng toàn bộ kèm tiêu xương nghiêm trọng là một trong những thách thức lớn nhất của implant nha khoa hiện đại. Tình trạng tiêu xương ổ răng lan rộng, thường kết hợp với sự khí hóa quá mức của xoang hàm trên, làm hạn chế đáng kể khả năng đặt implant thông thường nếu không thực hiện các thủ thuật tăng thể tích xương trước đó. Những kỹ thuật như ghép xương, nâng xoang hoặc phẫu thuật Le Fort I có thể tạo thêm thể tích xương nâng đỡ, nhưng đồng thời làm tăng mức độ xâm lấn, kéo dài thời gian điều trị và gia tăng nguy cơ biến chứng.

Nhằm giảm sự phụ thuộc vào các phẫu thuật tái tạo xương phức tạp, nhiều giải pháp điều trị thay thế đã được phát triển, trong đó có implant xương gò má và implant dưới màng xương được thiết kế theo từng bệnh nhân. Các hệ thống này tận dụng những vùng giải phẫu có mật độ xương cao hơn để đạt được sự ổn định cơ học ngay cả ở những trường hợp tiêu xương hàm trên rất nặng. Trong bối cảnh đó, việc đánh giá cách các thiết kế implant khác nhau phân bố lực nhai lên xương và hệ thống phục hình có ý nghĩa quan trọng đối với tối ưu hóa thiết kế implant và nâng cao khả năng dự đoán kết quả điều trị. Phân tích bằng phương pháp phần tử hữu hạn (Finite Element Analysis – FEA) hiện là công cụ được sử dụng rộng rãi để nghiên cứu đặc tính cơ sinh học của các hệ thống implant trước khi áp dụng trong thực hành lâm sàng.

3. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu của nghiên cứu là đánh giá đặc tính cơ sinh học của các phương án điều trị implant khác nhau trong phục hồi hàm trên mất răng toàn bộ kèm tiêu xương nghiêm trọng. Bằng cách sử dụng mô hình phân tích phần tử hữu hạn ba chiều (Finite Element Analysis – FEA), các tác giả so sánh sự phân bố ứng suất phát sinh dưới tải trọng chức năng ở ba cấu hình implant khác nhau: hệ thống kết hợp implant thông thường với implant xương gò má, implant dưới màng xương được thiết kế cá thể hóa neo vào vùng khẩu hình lê và trụ gò má – hàm trên, và implant dưới màng xương cá thể hóa có thêm điểm neo vào xương gò má. Mục tiêu chính là xác định cấu hình implant nào có khả năng phân bố lực nhai lên xương nâng đỡ và các thành phần phục hình một cách thuận lợi nhất.

4. Phương pháp nghiên cứu

Đây là một nghiên cứu tiền lâm sàng sử dụng phân tích phần tử hữu hạn ba chiều (Finite Element Analysis – FEA). Nghiên cứu không bao gồm bệnh nhân và không thu thập dữ liệu lâm sàng. Các tác giả xây dựng mô hình kỹ thuật số ba chiều của một hàm trên mất răng toàn bộ và tiêu xương nghiêm trọng dựa trên dữ liệu chụp cắt lớp vi tính (CT). Sau đó, các cấu trúc giải phẫu được phân đoạn, tái tạo kỹ thuật số và xử lý bằng phần mềm CAD chuyên dụng kết hợp với phần mềm mô phỏng cơ sinh học.

Ba cấu hình implant được so sánh gồm:

• Mô hình 1: hai implant thông thường kết hợp với bốn implant xương gò má.
• Mô hình 2: hai implant dưới màng xương được thiết kế cá thể hóa, neo tại vùng khẩu hình lê và trụ gò má – hàm trên, không mở rộng tới xương gò má.
• Mô hình 3: hai implant dưới màng xương được thiết kế cá thể hóa có thêm phần mở rộng và neo bổ sung vào xương gò má.

Để mô phỏng lực nhai trong điều kiện chức năng, hai kiểu tải trọng được áp dụng:

• Tải trọng thẳng đứng: 150 N trên mỗi răng.
• Tải trọng xiên: 100 N trên mỗi răng, tác dụng theo góc 30°, hướng từ phía ngoài (má) vào phía khẩu cái.

Các thông số được phân tích bao gồm ứng suất kéo cực đại (Pmax), ứng suất nén cực đại (Pmin) và ứng suất tương đương Von Mises tại xương vỏ, xương xốp, implant, khớp nối phục hình (abutment), khung phục hình kim loại và, đối với các implant dưới màng xương, cả các vít cố định. Tất cả vật liệu trong mô hình được giả định là đồng nhất, đẳng hướng và đàn hồi tuyến tính. Các tác giả cũng nhấn mạnh rằng đây là giả định đơn giản hóa về mặt mô hình hóa, bởi mô xương thực tế có đặc tính không đồng nhất và dị hướng.

5. Kết quả chính

Các mô phỏng số cho thấy sự khác biệt rõ rệt về phân bố ứng suất cơ học giữa ba cấu hình implant được khảo sát. Nhìn chung, Mô hình 1, bao gồm sự kết hợp giữa implant thông thường và implant xương gò má, tạo ra mức tập trung ứng suất cao nhất tại xương vỏ dưới cả tải trọng thẳng đứng và tải trọng xiên. Ngược lại, Mô hình 3, sử dụng implant dưới màng xương được thiết kế cá thể hóa với neo bổ sung vào xương gò má, luôn ghi nhận mức ứng suất thấp nhất trong mô xương, cho thấy khả năng phân bố lực nhai thuận lợi hơn.

Xu hướng tương tự cũng được quan sát ở xương xốp đối với ứng suất kéo cực đại (Pmax). Trong trường hợp này, Mô hình 1 tiếp tục ghi nhận giá trị cao nhất, trong khi cả hai thiết kế implant dưới màng xương đều cho mức ứng suất thấp hơn. Tuy nhiên, đối với ứng suất nén cực đại (Pmin), Mô hình 2 lại ghi nhận giá trị lớn nhất, cho thấy các chiến lược neo giữ khác nhau có thể tạo ra những đặc điểm truyền tải lực khác nhau trong xương xốp.

Kết quả phân tích các thành phần implant cho thấy xu hướng khác với mô xương. Giá trị ứng suất tương đương Von Mises cao nhất trong thân implant được ghi nhận ở Mô hình 3, trong khi Mô hình 1 có giá trị thấp nhất. Đối với khung phục hình kim loại, xu hướng hoàn toàn ngược lại: ứng suất lớn nhất xuất hiện ở Mô hình 1 và thấp nhất ở Mô hình 3. Ngoài ra, các vít cố định của implant dưới màng xương trong Mô hình 3 chịu tải cơ học cao hơn so với Mô hình 2, đặc biệt tại vùng khẩu hình lê.

Nhìn chung, kết quả nghiên cứu cho thấy thiết kế implant và vị trí neo giữ vào cấu trúc xương sọ – mặt có ảnh hưởng đáng kể đến sự phân bố tải trọng trong toàn bộ hệ thống xương – implant – phục hình. Trong phạm vi của mô hình mô phỏng này, implant dưới màng xương cá thể hóa có neo vào xương gò má tạo ra sự phân bố ứng suất thuận lợi nhất trong mô xương, mặc dù đồng thời làm tăng tải trọng cơ học lên chính các thành phần implant.

6. Phân tích lâm sàng

Nghiên cứu này cung cấp những thông tin cơ sinh học có giá trị đối với điều trị phục hồi hàm trên mất răng toàn bộ kèm tiêu xương nghiêm trọng. Mục tiêu của nghiên cứu không phải là chứng minh ưu thế lâm sàng của một hệ thống implant cụ thể mà nhằm phân tích cách các thiết kế implant khác nhau phân bố lực chức năng trong toàn bộ phức hợp xương – implant – phục hình. Ở những bệnh nhân có tình trạng tiêu xương nặng, việc phân bố lực đồng đều được xem là yếu tố quan trọng giúp hạn chế quá tải tại mô nâng đỡ và góp phần duy trì độ ổn định cơ học lâu dài của phục hình.

Các kết quả cho thấy implant dưới màng xương được thiết kế cá thể hóa với neo bổ sung vào xương gò má có khả năng làm giảm tập trung ứng suất tại cả xương vỏ và xương xốp hiệu quả hơn so với cấu hình sử dụng implant thông thường kết hợp implant xương gò má. Xét dưới góc độ cơ sinh học, điều này cho thấy việc khai thác các vùng xương sọ – mặt có mật độ cao hơn có thể cải thiện khả năng phân tán lực nhai. Đây có thể là một lựa chọn đáng quan tâm đối với những bệnh nhân bị tiêu xương hàm trên nghiêm trọng, ở những trường hợp mà việc đặt implant thông thường sẽ đòi hỏi các thủ thuật ghép xương quy mô lớn.

Tuy nhiên, nghiên cứu cũng cho thấy việc giảm ứng suất tại mô xương không đồng nghĩa với việc giảm ứng suất trong các thành phần implant. Ngược lại, mô hình đạt được phân bố ứng suất thuận lợi nhất trong xương lại ghi nhận giá trị ứng suất Von Mises cao nhất ở implant và các vít cố định. Điều này cho thấy tải trọng cơ học được chuyển nhiều hơn sang hệ thống implant. Tuy vậy, từ mô hình mô phỏng này không thể xác định liệu mức tải tăng lên đó có ảnh hưởng đến độ bền vật liệu hoặc nguy cơ biến chứng cơ học trong thực hành lâm sàng hay không.

Nghiên cứu cũng nhấn mạnh vai trò ngày càng quan trọng của lập kế hoạch điều trị kỹ thuật số và implant dưới màng xương cá thể hóa trong implant nha khoa hiện đại. Việc lựa chọn các vị trí neo giữ, đặc biệt tại trụ gò má – hàm trên và xương gò má, dường như có ảnh hưởng đáng kể đến đặc tính cơ sinh học của toàn bộ phục hồi. Tuy nhiên, vì các kết quả chỉ dựa trên mô hình tính toán, chúng không nên được diễn giải như bằng chứng về ưu thế lâm sàng của bất kỳ kỹ thuật điều trị nào. Các nghiên cứu lâm sàng tiến cứu với thời gian theo dõi dài hạn vẫn cần thiết để xác định liệu những lợi thế cơ sinh học quan sát được có thực sự chuyển thành tỷ lệ sống còn implant cao hơn, độ ổn định phục hình tốt hơn và kết quả điều trị khả quan hơn hay không.

7. Ứng dụng lâm sàng

Kết quả của nghiên cứu này có ý nghĩa đối với việc lập kế hoạch điều trị cho bệnh nhân mất răng toàn bộ hàm trên kèm tiêu xương nghiêm trọng, đặc biệt trong những trường hợp thể tích xương còn lại không đủ để đặt implant thông thường mà không cần các thủ thuật tái tạo xương. Trong phạm vi của phân tích bằng phương pháp phần tử hữu hạn, implant dưới màng xương được thiết kế cá thể hóa với neo vào xương gò má cho thấy khả năng phân bố ứng suất trong mô xương thuận lợi hơn so với các cấu hình implant còn lại.

Những kết quả này có thể hỗ trợ bác sĩ trong việc lựa chọn chiến lược điều trị ở các bệnh nhân mà các thủ thuật ghép xương, nâng xoang hoặc phẫu thuật tái tạo phức tạp không phù hợp hoặc tiềm ẩn nguy cơ cao. Implant dưới màng xương được thiết kế riêng bằng công nghệ CAD/CAM có thể là một lựa chọn thay thế đầy hứa hẹn trong các trường hợp tiêu xương hàm trên nghiêm trọng, nhờ tận dụng các vùng giải phẫu có mật độ xương cao hơn để tăng cường độ ổn định cơ học của phục hình.

Tuy nhiên, cần nhấn mạnh rằng các ưu điểm được ghi nhận chỉ phản ánh khía cạnh cơ sinh học của một mô hình mô phỏng trên máy tính. Nghiên cứu không cung cấp dữ liệu về tỷ lệ tồn tại của implant, các biến chứng sinh học hoặc cơ học, kết quả điều trị theo báo cáo của bệnh nhân hay hiệu quả lâm sàng lâu dài. Vì vậy, các kết quả này không thể được xem là bằng chứng về tính ưu việt lâm sàng của bất kỳ hệ thống implant nào. Những lợi thế cơ sinh học quan sát được cần được xác nhận bằng các nghiên cứu lâm sàng tiến cứu với thời gian theo dõi dài hạn.

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

Đây là nghiên cứu cơ sinh học tiền lâm sàng dựa trên phân tích phần tử hữu hạn ba chiều (Finite Element Analysis – FEA). Loại hình nghiên cứu này có giá trị trong việc đánh giá đặc tính cơ học của các hệ thống implant, nhưng không đủ để chứng minh hiệu quả hoặc khả năng thành công của điều trị trong thực hành lâm sàng.

Các tác giả đã chỉ ra nhiều hạn chế của mô hình nghiên cứu. Trong mô phỏng, tất cả vật liệu đều được giả định là đồng nhất, đẳng hướng và đàn hồi tuyến tính, trong khi mô xương thực tế có đặc tính không đồng nhất và dị hướng. Ngoài ra, mô hình không phản ánh các quá trình sinh học như tích hợp xương (osseointegration), tái cấu trúc xương, quá trình lành thương, sự khác biệt về chất lượng xương giữa các bệnh nhân hoặc những thay đổi xảy ra trong quá trình chịu tải lâu dài. Vì vậy, mô hình chỉ là sự đơn giản hóa của điều kiện lâm sàng thực tế.

Do nghiên cứu không bao gồm bệnh nhân và không có theo dõi lâm sàng, nên không có dữ liệu về tỷ lệ tồn tại của implant, mức tiêu xương mào, các biến chứng sinh học hoặc kỹ thuật, chất lượng cuộc sống hay kết quả chức năng sau điều trị. Vì vậy, các giá trị ứng suất được báo cáo cần được hiểu là dự đoán cơ sinh học, chứ không phải bằng chứng về hiệu quả lâm sàng.

Theo thông tin được trình bày trong bài báo, các tác giả không báo cáo xung đột lợi ích, nguồn tài trợ từ ngành công nghiệp implant hoặc các yếu tố có thể ảnh hưởng đến việc diễn giải kết quả nghiên cứu.

9. Những điểm chính của nghiên cứu

• Loại nghiên cứu: Nghiên cứu tiền lâm sàng sử dụng mô hình phân tích phần tử hữu hạn ba chiều (Finite Element Analysis – FEA).
• Mức độ bằng chứng: Bằng chứng cơ sinh học ở mức tiền lâm sàng.
• Mô hình nghiên cứu: Mô hình kỹ thuật số ba chiều của một hàm trên mất răng toàn bộ và tiêu xương nghiêm trọng, được tái tạo từ dữ liệu chụp cắt lớp vi tính (CT).
• Cỡ mẫu: Một mô hình giải phẫu kỹ thuật số duy nhất được sử dụng để so sánh ba cấu hình implant khác nhau. Nghiên cứu không bao gồm bệnh nhân và không thu thập dữ liệu lâm sàng.
• Thời gian theo dõi: Không áp dụng vì nghiên cứu chỉ dựa trên mô phỏng số bằng máy tính.
• Tiêu chí đánh giá chính: Phân tích ứng suất kéo cực đại (Pmax), ứng suất nén cực đại (Pmin) và ứng suất tương đương Von Mises tại xương vỏ, xương xốp, implant, khớp nối phục hình (abutment), khung phục hình kim loại và vít cố định dưới tải trọng thẳng đứng và tải trọng xiên.
• Kết quả nổi bật: Implant dưới màng xương được thiết kế cá thể hóa với neo vào xương gò má (Mô hình 3) tạo ra sự phân bố ứng suất thuận lợi nhất trong mô xương, trong khi cấu hình kết hợp implant thông thường và implant xương gò má (Mô hình 1) tạo ra mức tập trung ứng suất lớn nhất. Tuy nhiên, Mô hình 3 cũng ghi nhận ứng suất cơ học cao hơn tại các thành phần implant.
• Kết luận khoa học: Thiết kế implant và vị trí neo giữ trên bộ xương mặt có ảnh hưởng đáng kể đến đặc tính cơ sinh học của toàn bộ hệ thống xương – implant – phục hình. Trong phạm vi của mô hình nghiên cứu, implant dưới màng xương neo vào xương gò má cho thấy sự phân bố ứng suất trong xương thuận lợi nhất, nhưng những kết quả này vẫn cần được xác nhận bằng các nghiên cứu lâm sàng.
• Những hạn chế chính: Mô phỏng trên máy tính, các giả định đơn giản hóa về đặc tính vật liệu, không xem xét các yếu tố sinh học và thiếu dữ liệu xác nhận từ nghiên cứu lâm sàng hoặc theo dõi dài hạn.

10. Ý nghĩa khoa học

Nghiên cứu này đóng góp đáng kể vào hiểu biết về cơ sinh học trong phục hồi implant đối với hàm trên tiêu xương nghiêm trọng. Giá trị khoa học nổi bật của nghiên cứu nằm ở việc so sánh trực tiếp ba chiến lược điều trị implant khác nhau, bao gồm hai thiết kế implant dưới màng xương được cá thể hóa, trong cùng một mô hình phân tích phần tử hữu hạn ba chiều. Theo các tác giả, đây là một trong những nghiên cứu đầu tiên thực hiện so sánh cơ sinh học giữa các cấu hình implant cụ thể này.

Kết quả cho thấy không chỉ số lượng implant mà cả thiết kế implant và vị trí neo giữ trên các cấu trúc giải phẫu đều có ảnh hưởng quan trọng đến sự phân bố lực nhai trong toàn bộ hệ thống phục hồi. Đồng thời, nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc giảm ứng suất tại mô xương có thể đi kèm với sự gia tăng tải trọng cơ học lên implant và các thành phần của chúng. Điều này nhấn mạnh sự cần thiết phải đánh giá toàn diện toàn bộ hệ thống implant – phục hình thay vì chỉ tập trung vào đáp ứng của mô xương.

Nghiên cứu cũng khẳng định tiềm năng ngày càng lớn của implant nha khoa kỹ thuật số và implant dưới màng xương được thiết kế cá thể hóa bằng công nghệ CAD/CAM trong điều trị các trường hợp tiêu xương hàm trên phức tạp. Tuy nhiên, do các kết luận chỉ dựa trên mô hình mô phỏng số, chúng cần được xem là cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo chứ không phải bằng chứng về hiệu quả lâm sàng. Các nghiên cứu lâm sàng tiến cứu với thời gian theo dõi dài hạn là cần thiết để xác định liệu các ưu điểm cơ sinh học này có thực sự giúp cải thiện tỷ lệ tồn tại của implant, giảm biến chứng và nâng cao kết quả điều trị hay không.

11. Kết luận biên tập

Nghiên cứu phân tích bằng phương pháp phần tử hữu hạn cho thấy thiết kế implant có vai trò quyết định đối với sự phân bố tải trọng cơ học trong phục hồi hàm trên mất răng toàn bộ và tiêu xương nghiêm trọng. Trong số các cấu hình được đánh giá, implant dưới màng xương được thiết kế cá thể hóa với neo vào xương gò má tạo ra sự phân bố ứng suất thuận lợi nhất trong mô xương, mặc dù đồng thời làm tăng tải trọng cơ học lên các thành phần implant. Những kết quả này cung cấp cơ sở khoa học quan trọng cho việc phát triển các thiết kế implant cá thể hóa và tối ưu hóa quy trình lập kế hoạch điều trị kỹ thuật số trong implant nha khoa. Tuy nhiên, vì toàn bộ kết luận được xây dựng trên mô hình mô phỏng bằng máy tính, chúng không thể được xem là bằng chứng về ưu thế lâm sàng của bất kỳ phương pháp điều trị nào. Các nghiên cứu lâm sàng tiền cứu, có đối chứng và theo dõi dài hạn vẫn là điều kiện cần thiết để xác nhận giá trị thực tiễn của những ưu điểm cơ sinh học được quan sát trong nghiên cứu này.