Osseointegration

Osseointegration

1. Geschichte:

Das Ersetzen fehlender Zähne ist seit der Antike eine Praxis. Aus der Zeit des Alten Ägypten wurden in Kiefern eingebettete Elfenbeinzähne gefunden. Anschließend wurden verschiedene Techniken ausprobiert, eine kreativer als die andere, doch sie führten nicht zu den gewünschten Ergebnissen. Gegen Ende der 1950er Jahre machte Professor Bränemark eine Entdeckung, die einen Fortschritt in der Behandlung zahnloser Patienten bedeutete.

Um die Gefäßversorgung des Knochenmarks zu untersuchen, hatte er eine schraubenförmige optische Kammer aus reinem Titan entwickelt. Er wollte, dass durch das Einsetzen dieser optischen Kammer die Physiologie des Knochens in keiner Weise verändert wird. Als er seine Untersuchungen abgeschlossen hatte und den Knochen bergen wollte, stellte er fest, dass er sich nicht abschrauben ließ: Der Knochen hatte perfekt an einer Metalloberfläche geklebt. Diese Entdeckung wandte er anschließend zur Stabilisierung einer implantatgetragenen Prothese an (erster Patient 1965), doch erst 1982 erlebte die Implantologie einen großen Aufschwung.

2. Definition

Osseointegration wurde wie folgt definiert:

Die „direkte strukturelle und funktionelle Verbindung zwischen lebendem, umgebautem Knochen und der Oberfläche eines tragenden Implantats“ (Brånemark et al. , 1969);

 Der „Prozess, durch den eine starre und klinisch asymptomatische Verbindung zwischen einem inerten Material und Knochen hergestellt wird.“ Diese Verbindung bleibt auch unter funktioneller Belastung bestehen“ (Zarb und Albrektsson, 1991).

Klinisch führt die Osseointegration zur Stabilität und Ankylose des Implantats im Knochen. Aus biomechanischer Sicht gilt ein Implantat als osteointegriert, wenn es stabil ist und keine Bewegung zwischen dem Implantat und dem umgebenden Knochen stattfindet.

Radiologisch gesehen hat die Implantatoberfläche direkten Kontakt mit dem Knochen. 

Histologisch bezieht sich der Begriff Osseointegration auf das Fehlen von Bindegewebe an der Knochen-Implantat-Grenzfläche.

3. Das Konzept der Osseointegration

Die Osseointegration von Zahnimplantaten erfolgt daher in zwei Phasen:

 Die Primärstabilisierung ist eine Phase der mechanischen Verankerung des Implantats im vorbereiteten Bereich. Dies hängt im Wesentlichen von der Qualität des Knochens und seinem verfügbaren Volumen, der Operationstechnik und der Implantatmorphologie ab, insbesondere bei Knochen geringer Dichte (deshalb ist die Kenntnis der Knochentypologie wichtig).

Tatsächlich ist diese Primärstabilität ein entscheidender Faktor für die Osseointegration. Dies wird im Wesentlichen dadurch erreicht, dass der Implantatanteil mit der Kortikalis in Kontakt kommt. Kortikaler Knochen bietet eine bessere primäre Verankerung als Spongiosa. Da der Oberkiefer häufig eine dünne äußere Kortikalis aufweist, ist es schwieriger, dort eine primäre Stabilität zu erreichen. Bei Knochen mit geringer Dichte kann dies jedoch durch unzureichende Vorbereitung der Stelle erreicht werden.

Sekundärstabilisierung, die durch die Bildung eines biologischen Zusammenhalts zwischen Knochengewebe und Implantat gekennzeichnet ist. 

Obwohl eine schwach trabekularisierte Spongiosa größere Schwierigkeiten hat, primäre Stabilität zu gewährleisten, laufen die Osseointegrationsreaktionen, die zur sekundären Stabilität führen, schneller ab als bei einem stark kortikalisierten kompakten Knochen.

4. Osseointegrationsprozess

Schematisch unterscheiden wir: die Sofortreaktion, die periimplantäre Knochenbildung und die Knochenumbauphase nach Belastung des Implantats.

1. Sofortige Reaktion : zelluläre und molekulare Ereignisse an der Knochen-Implantat-Grenzfläche:

Die Knochenapposition an der Implantatoberfläche ist das Ergebnis einer Reihe molekularer und zellulärer Ereignisse an der Knochen-Implantat-Grenzfläche, die die Gewebereaktionen auf der Implantatoberfläche steuern. Nach der Platzierung eines Titanimplantats folgen folgende Schritte: 

Elektrochemische Modifikationen der Titanoberfläche mit Bildung einer Schicht aus Titanoxiden

 Die Proteinabsorption auf der Implantatoberfläche erfolgt über Plasma und interstitielle Flüssigkeit, dann durch die Stoffwechselaktivität der Zellen im periimplantären Bereich.

 Besiedlung der Stelle durch Entzündungszellen (polymorphonukleäre Granulozyten und Monozyten) und anschließend Osteoprogenitorzellen

Die mögliche Freisetzung von Matrixproteinen und die Absorption anderer Proteine ​​wie Knochensialoprotein (BSP) oder Osteopontin (OPN);

Die Bildung einer „Lamina limitans“ und die Adhäsion osteogener Zellen.

Periimplantäre Knochenneubildung.

2. Periimplantäre Knochenbildung

Der Knochen, der sich um das Implantat bildet, ist zunächst unreifer Knochen. Bei einigen Implantattypen bildet sich Knochen an der Restknochenwand, die zur Implantatoberfläche hin konvergiert (Fernosteogenese) und/oder direkt auf der Implantatoberfläche (Kontaktosteogenese).

Neu gebildeter Knochen ist unreifer Knochen mit zufälliger Ausrichtung nichtlamellarer Kollagenfasern. Diese Heilungsphase dauert 4 bis 16 Wochen.

 Ab dem zweiten Heilungsmonat wird der unreife Knochen allmählich umgebaut und durch Lamellenknochen mit einem hohen Mineralisierungsgrad ersetzt.

Osseointegration

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3. Knochenumbau nach Belastung 

Nach der Belastung verändert sich der neu gebildete Knochen je nach Intensität, Richtung und Frequenz der einwirkenden Kräfte. Der Prozess der Neubildung und Umstrukturierung dauert etwa 1 Jahr. Von dieser Phase hängt die Langzeitstabilität des Implantats ab.

5. Faktoren, die den Osseointegrationsprozess beeinflussen

Die Osseointegration ist von mehreren Faktoren abhängig, ihre genaue Rolle in diesem Prozess ist jedoch nicht definiert. Diese Faktoren hängen mit dem Patienten, der Implantatstelle und dem Implantat zusammen. 

• Patientenbezogene Faktoren

Systemische Faktoren können den Knochenstoffwechsel und/oder die Knochenheilung und infolgedessen die periimplantäre Umgestaltung derart beeinflussen, dass sie die Osseointegration beeinträchtigen und sogar eine Kontraindikation für die Implantation darstellen können.

• Diabetes mellitus.
• Osteoporose.
• Rauchen: Es kann die Heilung und den Knochenstoffwechsel beeinträchtigen.

Bisphosphonate: Sie werden zur Behandlung bestimmter Krebsarten und metastasierender Prozesse eingesetzt.

• Knochenqualität und -quantität im Bereich der Implantatstelle .
• Qualität und Quantität des Zahnfleisches : Höhe und Dicke der Schleimhaut sowie der periimplantäre Zahnfleischbiotyp sind zu berücksichtigende Parameter
• Parodontalerkrankungen : Bei Patienten mit aggressiver oder chronischer Parodontitis kommt es häufig zu Knochenschwund um die Implantate herum.
• Faktoren im Zusammenhang mit Implantaten

 Idealerweise sollte ein Implantatmaterial biokompatibel sein mit:

• eine chemische Zusammensetzung, die in einer physiologischen Umgebung Korrosion widersteht;
• eine akzeptable Härte;
• hohe Verschleißfestigkeit;
• ein Elastizitätsmodul ähnlich dem Knochen.

6. Kriterien für eine erfolgreiche Osseointegration

Die Osseointegration ist Voraussetzung für den Erfolg eines Implantats. Albretksson, Zarb, Worthington und Eriksson definierten 1986 die Kriterien für den Erfolg eines Implantats  

    – Das Implantat muss bei klinischen Tests unbeweglich bleiben.

    – Das Fehlen röntgendurchlässiger Bereiche um das Implantat sollte auf einem retroalveolären Bild guter Qualität mit ausreichender Auflösung deutlich erkennbar sein.

    – Der Knochenverlust muss zwischen zwei Untersuchungen im Abstand von einem Jahr weniger als 0,2 mm betragen, nachdem der Verlust im ersten Jahr nach der Implantatoperation höchstens 1,5 mm betragen darf.

• Viele anhaltende und/oder irreversible subjektive und objektive klinische Anzeichen müssen fehlen: Schmerzen, Infektion, Gewebenekrose, Parästhesie oder Anästhesie des implantierten Bereichs, bukko-sinus- oder bukko-nasale Kommunikation, Effraktion des unteren Zahnkanals.
• Die Erfolgsrate muss nach 5 Jahren 85 % und nach 10 Jahren 80 % betragen, um basierend auf den zuvor definierten Kriterien von einer erfolgreichen Technik sprechen zu können.

7. Die Entwicklung des Konzepts der Osseointegration

Im Laufe der Zeit haben Verbesserungen der Oberflächenbeschaffenheit und Form von Implantaten zur Weiterentwicklung des Konzepts der Osseointegration geführt. Daher wurden einige von Bränemarks Empfehlungen nicht mehr als wesentlich erachtet. Für die Osseointegration müssen lediglich zwei Voraussetzungen erfüllt sein: die Verwendung eines biokompatiblen Materials und eine atraumatische Bohrung des Knochens.

Die Protokolle haben sich daher in Richtung einer Beschleunigung der Behandlungspläne mit neuen Implantatkonzepten weiterentwickelt. Wir konnten zu einer frühen und sogar sofortigen Beladung übergehen.

 Die klinische Validierung der Bränemark-Zahnimplantate erfolgte auf bearbeitetem Titan, die Teams arbeiteten jedoch schnell an der Verwendung rauer Oberflächen und demonstrierten die Verbesserung der mechanischen Verankerung.

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8. Fehlschläge bei der Osseointegration

Mögliche Ursachen:

   – Aufwärmen des Knochens während der Vorbereitung der Empfängerstelle

   -Überdruck des Implantats gegen den Knochen

   -Vorzeitige Belastung

   – Schlechte sofortige Immobilisierung des Implantats

   -Eine Infektion während der Operation 

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