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Implantologie 13.06.2016

Die biomechanische Stabilität – Teil 2

Die biomechanische Stabilität – Teil 2

Die moderne Augmentationschirurgie verdrängt aufgrund zahlreicher biokompatibler Materialien zusehends die Notwendigkeit autologer Knochentransplantate. Besonders sticht hier die Entwicklung selbsthärtender Knochenersatzmaterialien als Alternative zum autologen Knochenblocktransplantat hervor. Der hier veröffentlichte zweite Teil des Fachbeitrags widmet sich den Ergebnissen der Studienprotokolle und fasst diese zusammen. Dabei werden die Vergleichsgruppen ausgewertet und umfassend diskutiert.

Ergebnisse

Alle Operationen in Gruppe I und Gruppe II verliefen komplikationslos mit nur – wie für die Piezotome-Chirurgie allgemein bewiesen – geringgradigen Schwellungen und Schmerzgeschehen.22,23 INTRALIFT-Patienten berichteten über ein leichtes Druckgefühl im Bereich der augmentierten Seiten, PeSPTT-Patienten über ein voluminöses Gefühl unter der Nase.

Einzelauswertung Gruppe I

Die Eindrehmomentwerte (Insertion Torque Values, ITV) betrugen in der Kontrollgruppe, bei der in ausreichendem subantralen Alveolarkamm Q2-Implantate gleicher Dimension inseriert wurden (Abb. 19), im Mittel 22,2 Ncm (Standardabweichung: 4,6 Ncm), für mit easy-graft CLASSIC (100 % b-TCP) augmentierten Sinuslifts 45,9 Ncm (Standardabweichung: 5 Ncm) und ­easy­-graft CRYSTAL (60 % HA, 40 % b-TCP) 56,6 Ncm (Standardabweichung:
3,4 Ncm) und zeigten damit hoch signi­fikante Unterschiede (p < 0,05).

Einzelauswertung Gruppe II

Die Mittelwerte der ITVs in der Kontrollgruppe, bei der im ausreichend dimen­sionierten anterioren Alveolarkamm Q1-Implantate gleicher Dimension inseriert wurden (Abb. 20), betrugen 27,87 Ncm (Standardabweichung: 6,66 Ncm), für PeSPTT-Augmentationen mit easy-graft CLASSIC 42,51 Ncm (Standardabweichung: 7,03 Ncm) und easy-graft ­CRYSTAL 52,5 Ncm (Standardabweichung: 8,15 Ncm) ebenfalls mit hoch signifikanten Unterschieden (p < 0,05).

Vergleichende Auswertung Gruppe I und II

Bei einem Vergleich der Gruppe I und II in Bezug auf die Verwendung des biphasischen selbsthärtenden Biomaterials kann ein signifikanter Unterschied sowohl für die ITVs als auch die Standardabweichung (p < 0,05) zugunsten der Gruppe I festgestellt werden. Gleichermaßen signifikant ist auch der Unterschied der ITVs und deren Standardabweichungen zwischen Gruppe I und II in Bezug auf die Verwendung des monophasischen selbsthärtenden Biomaterials, ebenfalls zugunsten der Gruppe I (p < 0,05). Die kumulativen Ergebnisse der vergleichenden Analyse zwischen Gruppe I und II mittels one-way ANOVA-Analyse und des student T- und Tukey-Kramer-Tests sind in Abbildung 21 grafisch dargestellt.

Diskussion

Grundvoraussetzung der Heilung jeglicher Gewebearten des Säugetierkörpers – auch des akzidentell oder iatrogen traumatisierten (Kiefer-)Knochens – ist eine ausreichende Versorgung der traumatisierten Region mit neu gebildeten Blutgefäßen um den erhöhten Sauerstoffbedarf in dieser Region zu decken. Die Neubildung eines ausreichenden Netzwerkes neuer Blutgefäße in einer (Knochen-)Wunde als unabdingbare Grundlage der Heilung ist höchst mechanosensitiv und unterbleibt, wenn die (Knochen-)Wunde nicht ausreichend immobilisiert wird.24 Evolutionär wird diese Immobilisierung von Wunden über Schmerz-Feedbackschleifen geregelt, die den Säugetierorganismus zur Ruhigstellung der Verletzung zur Vermeidung von Schmerzen zwingen. Im Falle von Knochenverletzungen erfolgt dieser Regelmechanismus über das sehr dichte Schmerzrezeptoren-Netzwerk des Periosts.25

Periost – und mit diesem das Endost, das jedes einzelne Trabekel der Spongiosa umhüllt – ist der alleinige biologische Träger der (Kiefer-)Knochenheilung und (Kieferknochen-)Regeneration und ist als einziges Körpergewebe in der Lage, in seinem Stratum osteogenicum (Abb. 22) Präosteo­blasten zu bilden, die – nach Immobilisation und dadurch ermöglichte Vaskularisation der (Kiefer-)Knochenwunde – die vollständige Knochenheilung und -regeneration durch Mineralisation des Kollagen­fasernetzwerkes des (Kiefer-)Knochens bewirken.26–29 Auch die Kieferhöhlenschleimhaut (Schneider‘sche Membran) ist ultrastrukturell nichts anderes als Periost (Abb. 1, 2 und 22), denn (Kiefer-)Knochen könnte ohne vollständige Umkleidung mit Periost nicht existieren oder regenerieren.16,27,30

Periost als makroskopische und vollständige Umkleidung aller (Kiefer-)Knochen im Säugetierkörper und Endost als mikroskopisches Analogon dürfen jedoch nicht isoliert voneinander betrachtet werden: Als entscheidender Regelmechanismus für die physiologische Erneuerung des (Kiefer-)Knochens und den zeitlebens belastungsangepasst stattfindenden Umbau, ist das Periost über die Sharpey-Fasern mit dem Endost zu einem funktionellen Organ und Regelkreislauf verbunden, dem sogenannten Periost-Sharpey fiber-Endost structural continuum (PSE structural continuum), das sich auch als Regulationskreislauf der Knochenerneuerung in das Periodontalligament der Zähne erstreckt.31

Erst mit dem umfassenden Wissen und Verständnis der Voraussetzungen für eine ungestörte (Kiefer-)Knochenheilung (Immobilisation als Voraussetzung für Vaskularisation) und der alleinigen Rolle des Peri- und Endosteums als funktionelles Organ (PSE structural continuum) der (Kiefer-)Knochenregeneration kann der praktisch tätige Implantologe abseits von teilweise fehlerhaften oder falsch begründeten „Kochrezepten“ der Oralchirurgie und Implantologie die Konsequenzen seiner chirurgischen Handlungen abschätzen und vor allem vorgefertigte chirurgische Protokolle betreffs ihrer Anwendbarkeit in der individuellen Patientensituation kritisch hinterfragen. Dies beginnt grundsätzlich bei der Planung des individuellen Patientenfalles unter Einbeziehung grundlegenden physikalischen (Hebelmechanik) und medizinischen Wissens (Knochenphysiologie): Ein kräftiger, bruxierender Patient mit großen Kieferbögen wird zur Einleitung physiologisch tolerierter Kräfte innerhalb der biologischen Belastungsbandbreite mehr und längere Implantate benötigen als ein zarter Patient mit kleinen Kieferbögen, da die Knochenqualität nur bis zu einem bestimmten Grad die Belastungseinleitung und -toleranz des Kieferknochens infolge der Hebelmechanik kompensieren kann. Werden Konzepte wie der Trend zu kurzen Implantaten zur Vermeidung anspruchsvoller Augmentationschirurgie kritiklos und wider jeglichen physikalischen und medizinischen Wissens übernommen, wird der praktisch tätige Implantologe mehr Misserfolge als Erfolge bei seinen Patienten zu beklagen haben.

In Kenntnis der evolutionären Regeln der (Knochen-)Heilung und des ausführenden Organs (Periost und Endost) wird das Verständnis von Erfolg oder Misserfolg in der Augmentationschirurgie jedoch sehr einfach, denn die Operationsmethoden müssen sich diesem Primat vollständig unterordnen. Es darf sich daher nie die Frage stellen, ob ein bestimmtes Implantat oder Augmentationsmaterial „besser“ ist (denn alle zugelassenen Materialien aus Titan, ZiO, PEEK, Korallen, Kuh- oder sonstiger xenogener Knochen, Biogläser, b-TCP oder HA sind vollständig und nachweislich biokompatibel), sondern ob es in der spezifischen Patientensituation richtig angewendet wird (Indikationsstellung als grundsätzliche und nicht delegierbare Verantwortung des Arztes).

Auch die Entwicklung von Technologien zur Verbesserung von Operationsergebnissen muss im Hinblick auf die Grundregeln der Kieferknochenheilung und -regeneration stets kritisch hinterfragt werden: Minimalinvasive Techniken zerstören die funktionelle Einheit von Periost, Sharpey-Fasern, Endost geringer als hochinvasive Techniken. Beim Sinuslift stellt sich daher nie die Frage, welches Operationssystem das bessere ist, sondern lediglich, ob es auch in ungeübter Hand vermag, das Periost der Kieferhöhlenschleimhaut als Träger der Knochenregeneration zerstörungsfrei abzulösen (Abb. 22) bzw. überhaupt auf das Ablösen des Periosts zu verzichten.17,32 Hier hat sich die Piezotome-Chirurgie als eine der wenigen echten Innovationen der letzten Jahre in der Knochenchirurgie (Oral- und Mund-Kiefer-Gesichtschirurgie, HNO, Neuro- und orthopädischen Chirurgie) als höchst segensreich erwiesen und dazu bei­getragen, bessere Ergebnisse mit geringerem Patientenleid zu erzielen.

Ebenso darf bei der Verwendung von Knochenersatzmaterialien bzw. der längst geklärten Diskussion über „Goldstandards“ (autologe vs. xenogene vs. synthetische Knochenersatzmaterialien) nicht das Material für sich (untermauert durch Studien bezüglich rein virtueller Kunstbegriffe wie „Osteoinduktivität“ und „Osteokonduktivität“) beurteilt werden, sondern darf in Bezug auf seine sinnvolle Anwendbarkeit nur im Kontext des Primates der Immobilisation des Augmentationsgebietes und seiner möglichst fehlerverzeihenden Anwendbarkeit auch in ungeübter Hand bewertet werden.

Ein historischer Abriss von Techniken der vergangenen Jahrzehnte:

  • Verschraubte Eigenknochenblöcke sind erfolgreich, weil das Augmentationsgebiet immobilisiert wird und das Periost intakt ist.
  • Starre verschraubte Titanmembranen sind auch ohne Knochenersatzmaterial erfolgreich, weil das Augmenta­tionsgebiet immobilisiert wird und das Periost intakt ist.
  • Granuläre Biomaterialien sind erfolgreich, wenn sie durch eine stabil ver­ankerte Membran immobilisiert werden (die zwar die Regeneration durch das intakte Periost blockieren, jedoch durch transkortikales Anbohren der Trabekel und deren Endosts die Regeneration ermöglichen).
  • Der Sinuslift ist immer erfolgreich, wenn das Periost intakt ist, selbst wenn nur Implantate die Sinus­membran hochhalten.


Deshalb stellt die in dieser Studie untersuchte neue Klasse der selbsthärtenden Knochenersatzmaterialien nicht aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung eine der wenigen Innovationen der letzten Jahre dar, sondern wegen ihres bis dato einzigartigen Vermögens in situ zu einem Analogon eines autologen Knochenblocks auszuhärten und somit die grundlegende Forderung nach bestmöglicher Immobilisierung des Augmentationsgebietes zu erfüllen.

Wie die Ergebnisse dieser Studie nachweisen können, müssen Augmentations­verfahren und die Wahl des Augmen­tationsmaterials neben dem Primat der atraumatischen und verletzungsfreien Periostablösung durch Piezotome-Chi­rurgie vor allem im Hinblick auf die kurz- und langfristige Fähigkeit zur Immobilisation des Augmentationsgebietes betrachtet werden. Beleuchtet man die Hintergründe für die signifikant unterschiedlichen Eindrehmomentwerte zwischen dem regenerativeren Alveolarkamm der Frontzahnregion und dem weniger regenerativen subantralen Kieferkamm zugunsten des INTRALIFTs (bei gleicher knöcherner Basis und Periostabdeckung; Abb. 1 und 2) bei gleichen selbsthärtenden Biomaterialien (MoSHB und BiSHB), muss zwangsläufig und den Gesetzen der Knochenheilung folgend die Frage gestellt werden, welche funktionellen Unterschiede vorliegen.33 Als Erklärungsansatz kann die Tatsache dienen, dass beide Regionen zwar statisch die gleichen optimalen physiologischen Voraussetzungen für eine ungestörte Knochenregeneration mitbringen, je­doch im Verlauf der Regeneration durch äußerlich einwirkende Kräfte eine unterschiedlich starke Mobilisierung des noch nicht osseointegrierten Augmentates stattfindet: multivektorielle und starke Kräfte der perioralen Muskulatur auf das anteriore Augmentationsgebiet durch Sprechen, Grimassieren, Nahrungsaufnahme (Abb. 23) versus geringe axiale Kräfte auf das subantrale Augmentationsgebiet durch die Druckschwankungen in der Kieferhöhle beim Atmen (Abb. 24).

Hier müssen weitere histomorphometrische Auswertungen und Finite-Element-Studien im Zeitverlauf der Knochenregeneration Aufschluss über die Auswirkungen dieser Kräfte geben. Jedenfalls kann im Vergleich zu nativem Oberkieferalveolarknochen sowohl mit MoSHBs als auch BiSHBs eine signifikante Verbesserung der biomechanischen Stabilität des Regenerates erzielt werden, wobei BiSHBs mit 60-prozentigem HA-Anteil wieder signifikant bessere Ergebnisse erbringen als MoSHBs (100 % b-TCP), was auf die raschere Resorption des b-TCP zurückzuführen sein könnte. Die Frage, ob der langfristige Verbleib von osseointegriertem Hydroxylapatit im Augmentat, das offensichtlich die biomechanische Stabilität des Implantatlagers signifikant erhöht und eine bessere Langfristprognose für das Implantat unter funktioneller Belastung verspricht, als Fremdkörper betrachtet wird, bleibt eine philosophische Frage: Hydroxylapatit als elementarer Bestandteil des Röhrenknochens und der Kompakta des Unterkiefers jedes Säugetieres kann kein Fremdkörper sein und wirkt möglicherweise Biegekräften durch Lasteinleitung über osseointegrierte Implantate besser entgegen als es der reine, eher elastische Geflechtknochen des Kiefers kann, der evolutionär für die Krafteinleitung über das Parodontalligament natürlicher Zähne optimiert wurde, nicht aber zur Aufnahme starr osseointegrierter Implantate. Auch hier müssen Finite-Elemente-Simulationen Aufschluss über die Biomechanik geben.

Zusammenfassung

Die Schonung und Vitalerhaltung von Periost- und Kieferknochen durch präzise Präparations- und Osteotomietechniken mittels Piezotome-Chirurgie und der Einsatz von selbsthärtenden Biomaterialien als erster echter Ersatz für autologe Knochenblöcke hat die Entwicklung weniger komplexer Operationstechniken ermöglicht, die auch in ungeübter Hand zu einer höheren Erfolgsrate bei geringerer Patientenmorbidität führen können und scheint auch die biomechanische Qualität des Augmentates für die Aufnahme von Implantaten im Vergleich zum nativen Kieferknochen signifikant zu verbessern. Das leichtere Erlernen und Anwenden dieser Techniken entbindet den praktisch tätigen Oralchirurgen nicht von der Pflicht, in jedem einzelnen Patientenfall das Wissen um die Mechanismen der Knochenheilung und -regeneration praktisch umzusetzen und diese Techniken dem individuellen Fall entsprechend bestmöglich zu adaptieren.

Literaturliste zum Download.

Foto: © Autoren
Augmentatives Relining – Ein kombiniertes Verfahren
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