Aspects of oral implant technology and osseointegration

Sammanfattning: Behandling med käkbensförankrade tandimplantat är en vanlig metod för att ersätta förlorade tänder hos helt och partiellt tandlösa patienter. Trots att implantatbehandling uppvisar en långsiktigt hög lyckande- och överlevnadsfrekvens (90–95% efter 10 år) så förekommer implantatförluster och marginal benförlust kring implantaten under det första året efter insättning och/eller belastning, vilket kan försämra det estetiska resultatet.För att förhindra tidiga implantatförluster och/eller den marginala benremodelleringen görs olika modifieringar av de topografiska, fysikaliska och kemiska egenskaperna hos implantatytorna i syfte att påskynda och öka benbildningen i kontakt med implantatet (bone-to-implant contact [BIC]). Till exempel uppvisar en hydrofil yta med moderat råhet (höjdavvikelser på omkring 1.5 µm) en snabbare beläggning av blod jämfört med en hydrofob yta, vilket i sin tur påverkar den tidiga läkningen genom migrering och differentiering av benbildande osteoblaster. En annan metod som föreslagits för att förbättra osseointegrationen (beninläkningen) och den marginala bennivån kring implantaten är att öka primärtstabiliteten, d.v.s. den initiala mekaniska fixeringen i käkbenet. Implantatets primärstabilitet påverkas av bentätheten, implantatets design (d.v.s. utformning och gängdesign) och det använda borrprotokollet vid preparation av implantatsätet. Standardborrprotokollen innebär att ostetomien (borrhålet) är mindre än implantatets diameter (”relative implant-final drill discrepancy” [IDD]; 0.2 – 0.5 mm). Studier har visat att en underdimensionerad osteotomi, d.v.s. (IDD > 0.5 mm), kan förbättra osseointegrationen. Samtidigt har överdriven kompression av marginalt ben med hög täthet visat sig orsaka marginal bennekros, vilket ökar benresorptionen och risken för tidig implantatförlust. I gengäld har ”överdimensionering” av osteotomien, antingen med exakt samma dimension som implantatet eller med IDD ≤ –0.1 mm större än implantatet uppvisat kontroversiella resultat. Det primära syftet med avhandlingen var att utvärdera olika aspekter av nuvarande oralimplantatteknologi och dess effekter på osseointegrationen.I delarbete I och II utvärderades hos djur den biologiska responsen (BIC och relativ bendensitet [BD], studie I) och de biomekaniska egenskaperna (maximala momentvärdena vid implantatinsättning [RTV], borttagningsenergi och implantatanslutnings-styvhet, studie II]) på. Resultaten visade att BIC, BD, RTV och borttagningsenergin ökade med tiden i både hydrofoba- och hydrofila-ytor. Emellertid observerades inga signifikanta skillnader mellan de två grupperna avseende de utvärderade parametrarna vid någon av observationstidpunkterna.I delarbete III utvärderades påverkan av implantatsgängans design och ytvätbarhet på osteoklasternas differentiering, aktivering och överlevnad in vitro. Titandiskar framställdes med hydrofoba- och hydrofila-ytor och med gängor bestående av kvadratiska, trapezoid- och stödgeometri (progressiv gänggeometri) eller dubbel-triangulära geometri. Med molekylära analyser mättes osteoklasternas differentiering och livskraft, vidhäftning och morfologi samt expressionsnivåer av olika relaterade gener. Hydrofila ytor modulerade negativt makrofag/osteoklast livskraft. Specifikt ökar hydrofila ytor med dubbel-triangulära gängdesign den cellulära proinflammatoriska responsen, medan hydrofoba ytor och implantatsgängans design inte verkar ha någon tydlig inverkan på osteoklasternas differentiering, aktivering eller överlevnad.I delarbete IV utvärderades de biomekaniska och biologiska effekterna av överdimensionerad, standard och underdimensionerad osteotomi genom en systematisk litteraturöversikt. Utfallet av ITV, RTV, BIC och BD vid olika läkningsperioder testades statistiskt för att upptäcka signifikanta skillnader. Resultat från 12 studier tyder på att överdimensionerade osteotomi verkar minska den marginala benresorptionen, kännetecknad av snabbare och ökad benbildning i de ihåliga utrymmena. Emellertid uppvisar överdimensionerade osteotomier inte vid någon observationstidpunkt några ytterligare fördelar av de mätta osseointegrationsparametrarna jämfört med standardtillvägagångssättet eller underdimensionerade osteotomier.I delarbete V utvärderades, hos djur, den biologiska responsen (BIC och relativ bendensitet [BD]) och MBL av överdimensionerad osteotomi (OD) på avsmalnande implantat med en progressiv gänggeometri i jämförelse med det standard tillvägagångssättet (SD) efter en läkningsperiod på 12 veckor. SD inkluderade ett borrprotokoll med 3-stegsserie av borrar, medan OD omfattade en 5-stegsserie. Även om OD gav ett lågt ITV vid avsmalnande implantat med hydrofil yta så förbättrades osseointegrationen och bendensiteten och MBL bevarades bättre.Sammanfattningsvis indikerar denna avhandling:•Att hydrofila och hydrofoba implantat med en moderat ytråhet uppvisar likartad potential för framgångsrik osseointegration med starka biomekaniska egenskaper.•Att hydrofilicitet modulerar negativ makrofag/osteoklast livskraft, men varken vätbarhet eller gängdesign verkar ha en distinkt påverkan på osteoklast differentiering, aktivering och överlevnad in vitro. •Att överdimensionerad osteotomi uppvisar en stor heterogenicitet och kontrovers när det gäller dess eventuellt positiva effekter på osseointegrationen jämfört med en standard osteotomi, men vid tillfällen av tätt och tjockt marginalt ben förbättrade överdimensionerade osteotomier osseointegrationen och bentätheten jämfört med standardtillvägagångssättet, samt bevarade bättre den marginala bennivån.