Osteointegration

Osteointegration

Laut PI Brånemark wird Osseointegration (vom griechischen osteon (Knochen) und dem lateinischen integrare (integrieren)) seit 1965 als die direkte, anatomische und funktionelle und enge Verbindung zwischen einem lebenden Knochengewebe und einem Biomaterial ohne Zwischenlagerung einer Fibrose definiert; es handelt sich um eine Ankylose. Dieses Biomaterial, in diesem Fall Titan, verfügt sowohl funktionell als auch biologisch über hervorragende Eigenschaften. Das heißt, der lebende Knochen kann mit der Titanoxidschicht des Implantats verschmelzen, sodass die beiden nicht getrennt werden können, ohne dass diese Schnittstelle bricht.

Die Knochen-/Implantat-Grenzfläche erfährt eine plastische Verformung, die eine perfekte und dauerhafte Integration des Titans in das Knochengewebe ermöglicht. Auf der Oberfläche des Implantats bildet sich eine Schicht aus Titanoxid, die es dem Implantat ermöglicht, mit dem lebenden Knochengewebe zu verschmelzen und eine untrennbare Einheit zu bilden, außer im Falle eines Bruchs. Diese Brüche sind mechanischer Natur,

Ursache sind insbesondere Fehlstellungen oder okklusale Überlastungen. Aus diesem Grund ist das Implantat nach den ersten Oberkieferimplantationen, die 1965 vom Team von PI Brånemark in Göteborg durchgeführt wurden, 40 Jahre später immer noch vorhanden! Welche haltbarere Lösung kann also mit dem Titanimplantat konkurrieren? Etwa zwanzig Jahre später zeigt die Entwicklung der Techniken, dass die Bedingungen für die Osseointegration und die Haltbarkeit des Implantats ziemlich anspruchsvoll sind.

Knochenreaktion, die zur Osseointegration führt :
1. Einige Definitionen:

Der Begriff „Osseointegration“ beschreibt eine funktionelle Knochenreaktion auf ein Implantat. Es werden jedoch nicht die unterschiedlich starken Reaktionen beschrieben, die dazu führen können. Aus diesem Grund müssen diese Reaktionen besser definiert werden.

Kontaktosteogenese :

Kontaktosteogenese tritt auf, wenn die Bildung von neuem Knochen um ein Implantat herum direkt von dessen Oberfläche aus beginnt.

Fernosteogenese :

Hiervon spricht man, wenn die Knochenneubildung um ein Implantat herum nicht direkt von dessen Oberfläche ausgeht, weil sie nur vom bereits vorhandenen angrenzenden Knochen ausgehen kann, beispielsweise bei einem Titanimplantat mit glatter Oberfläche (Davis 2003).

Häufige Faktoren bei der Knochenreparatur:

-Eine stabile Oberfläche

– das Vorhandensein ausreichender Zellen

– ausreichende Ernährung dieser Zellen

-eine geeignete biomechanische Umgebung

Die an der Neubildung beteiligten Zellen sind Osteoblasten und Osteoklasten. Sie werden aus dem Knochenmark oder aus undifferenzierten mesenchymalen Zellen im Blutkreislauf rekrutiert. Im Knochenbereich sind diese für die Differenzierung nach der Osteoblastenlinie zuständig.

Knochenreaktion der Spongiosa:

Phase 1: Gerinnselbildung:

Blut ist die erste Substanz, die mit der Implantatoberfläche in Kontakt kommt. Nach dem Einsetzen des Implantats bildet sich in den Zwischenräumen zwischen Bohrlinie und Material ein Blutgerinnsel. Der zelluläre Teil enthält rote Blutkörperchen, Blutplättchen und weiße Blutkörperchen. Fibrinogen, ein Teil der Proteinheimat, wird auf Titan abgelagert und ermöglicht eine bevorzugte Absorption von Blutplättchen auf der Oberfläche. Unmittelbar nach der Absorption degranulieren die Blutplättchen und setzen Wachstumsfaktoren frei. Letztere locken durch Chemotaxis undifferenzierte Zellen in Richtung der Wundstelle.

Phase 2: 3D-Bildung eines Fibrinnetzwerks

Bei der Bildung des Gerinnsels entsteht ein dreidimensionales Fibrinnetzwerk. Es folgt eine lokale Angiogenese. Durch die neu gebildeten Kapillaren gelangen undifferenzierte mesenchymale Zellen zur Reparaturstelle. Wenn alle lokalen biomechanischen Bedingungen erfüllt sind, erfolgt die Differenzierung entlang der osteoblastischen Linie.

Das Fibrinnetzwerk dient als „Strahl“ für die Zellmigration und -differenzierung und ermöglicht daher sowohl Osteokonduktion als auch Osteoinduktion.

Osteogene neodifferenzierte Zellen wandern zur Oberfläche, weil sie von Signalen angezogen werden, die während der Degranulation von Blutplättchen in der Nähe der Oberfläche ausgesendet werden. Ihre Migration in unmittelbarer Nähe der Implantatoberfläche geht mit Spannungen an den Fasern einher, die

ein gewisser Rückzug. Je nachdem, ob die an der Oberfläche befestigten Fasern der Zugkraft standhalten können oder nicht, verläuft die Osteogenese in Form einer Kontaktosteogenese oder einer Fernosteogenese.

Phase 3: Erste Knochenanlagerung

– Kontaktosteogenese :

Wenn die Fasern gut an der Oberfläche verankert sind und der Zelltraktion widerstehen, können osteogene Zellen die Implantatoberfläche direkt erreichen.

Sie erkennen die Oberfläche als stabile Oberfläche, setzen ihre Differenzierung zu Osteoblasten fort und bringen dann ihren Phänotyp zum Ausdruck. Diese osteogenen Zellen scheiden zunächst eine nicht-kollagene Proteinmatrix aus, die reich an Osteopontinen und Scialoproteinen ist und sofort mineralisiert. Es handelt sich um das Äquivalent der Zementlinie, die bei jeder Umbaumaßnahme systematisch auftritt. Die Zellen setzen ihre Knochenanlagerungsaktivität fort, indem sie Geflechtknochen produzieren. Letzteres ist an der ungeordneten Beschaffenheit seiner mineralisierten Kollagenfasern erkennbar. Die Zellen setzen ihre Knochenanlagerung fort, sezernierende Osteoblasten werden in die Knochenmatrix aufgenommen und differenzieren sich zu Osteozyten. Die Knochenapposition erfolgt zentrifugal (von der Oberfläche des Implantats in Richtung des ursprünglichen Knochens), um die Immobilisierung des Implantats in der Knochenstruktur sicherzustellen.

– Fernosteogenese:

Wenn die Verankerung der Fasern an der Implantatoberfläche schwach ist (im Allgemeinen, weil die Oberfläche nicht genügend Rauheit zum Anhaften bietet), können die Fasern der Zugkraft der osteogenen Zellen nicht standhalten und lösen sich von der Oberfläche des Implantats.

Wandernde Zellen können die Implantatoberfläche nicht direkt erreichen und bleiben auf Distanz. Die Knochenapposition erfolgt von der stabilsten angrenzenden Oberfläche aus, d. h. von den Rändern der Bohrlinie. Wie zuvor wird die nicht-kollagene Proteinmatrix, die reich an Osteopontinen und Scialoproteinen ist, sezerniert und anschließend mineralisiert. Die Zellen setzen ihre Knochenappositionsaktivität in Richtung des Implantats fort (zentripetale Aktivität), indem sie Geflechtknochen produzieren, der in Lamellenknochen und dann in Havers-Knochen umgebaut werden soll.

Knochenreifung und -umbau:

Nach Beginn der Knochenanlagerung durchläuft der Geflechtknochen sämtliche Phasen der Reifung und des Umbaus, d.h. der Geflechtknochen wandelt sich zum Lamellenknochen um. Bei paralleler Anordnung der Kollagenfasern, dann im Haversschen Knochen mit konzentrischer kreisförmiger Anordnung der Kollagenfasern. Mit fortschreitender Reifung verbessern sich die mechanischen Eigenschaften des Knochens.

Die anfängliche Reaktion, Kontaktosteogenese oder Fernosteogenese, bleibt jedoch nicht ohne Folgen für die langfristige Organisation der periimplantären Knochenstruktur.

Die Oberflächenbeschaffenheit wird eine spezifische anfängliche Knochenreaktion hervorrufen und zu einer ausgeprägten Knochenstruktur führen.

A- „Trabekulisierungs“-Reaktion

Wenn es sich bei der anfänglichen Knochenreaktion um eine Kontaktosteogenese handelt, erfolgt die Knochenanlagerung gemäß einer Reaktion vom Typ „Trabekulisierung“. Um das Implantat herum bildet der Knochen eine mehr oder weniger durchgehende dünne Knochenschicht, in die Knochenbälkchen eingebettet sind, die mehr oder weniger senkrecht zur vertikalen Achse des Implantats ausgerichtet sind. Diese Trabekel sind mit dem umgebenden Knochen verbunden. Diese Organisation soll nach wie vor langfristig bestehen bleiben. Diese Reaktion ist typisch für eine raue Oberfläche.

B- „Kortikalisierungs“-Reaktion

Wenn es sich bei der anfänglichen Knochenreaktion um eine Fernosteogenesereaktion handelt, erfolgt die Knochenanlagerung gemäß einer Reaktion vom Typ „Kortikalisierung“. Um das Implantat herum bildet der Knochen eine umhüllende Knochenschale von gewisser Dicke. Die Organisation dieser Struktur bleibt langfristig bestehen. Die Kortikalisierungsreaktion ist langsam und benötigt Zeit, um die Havers-Phase zu erreichen. Diese Reaktion ist typisch für eine bearbeitete Oberfläche.

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Übersichtstabelle

Knochenreaktion und lokale Faktoren:

Viele Faktoren können die Knochenheilung beeinflussen. Der Anteil des Knochen-Implantat-Kontakts wird beeinflusst durch:

-Knochenqualität

– das Implantat: das Implantatmaterial, seine Form, seine Oberflächenbeschaffenheit

-die Operationstechnik

Knochenqualität:

Bei dichtem Knochen vom Typ 1 ist die Primärstabilität im Vergleich zu Knochen vom Typ 3 und 4 optimal oder sogar

5. Der Knochen ist tatsächlich sehr dicht, sodass bei einer Implantatoperation die Kontaktfläche zwischen Knochen und Implantat groß sein wird.

Das Implantat:

– Zum Material:

Titan ist heute das Referenzmaterial mit den besten Eigenschaften sowohl in biologischer als auch in mechanischer Hinsicht.

– Im Zusammenhang mit der Form des Implantats:

Makrogeographisch veränderte sich die Form des Implantats von einer zylindrischen zu einer konischen Form, was seine Osseointegrations- und Primärstabilitätsfähigkeiten verbesserte. Darüber hinaus ist sein Design von großer Bedeutung. Seine gerade Halsform, die Anzahl, der Abstand und die Ausrichtung der Spulen, seine Länge, Breite und sein Durchmesser verbessern seine Eigenschaften.

Zu Beginn seiner Arbeit erklärte Brånemark, dass der Hals der Implantate wie Schultern sei, die in die Knochenrinde passen. Dies verbessert die Primärstabilität. Er kommt zu dem Schluss, dass das Design des Kragens die Primärstabilität erhöht, da er mit der Knochenkortikalis in Kontakt kommt und so ein „Einsetzen“ des Implantats ermöglicht. Je breiter der Hals, desto mehr wird die Primärstabilität verbessert.

Auch die Anordnung der Spulen ist bei diesem Implantattyp von entscheidender Bedeutung. Tatsächlich wird die Kontaktfläche zwischen Knochen und Implantat umso besser entwickelt, je mehr Umdrehungen man macht. Ihre Ausrichtung und ihre ausgestellte Form verbessern diese Primärstabilität.

-bezogen auf die Oberflächenbeschaffenheit:

Auf mikrogeographischer Ebene ist die Oberflächenbeschaffenheit das letzte wesentliche Merkmal, da

Die Oberflächenrauheit von Implantaten hat je nach geometrischer Abmessung unterschiedliche Auswirkungen. Eine raue oder poröse Oberfläche kann vorteilhaft sein, da sie aus mechanischer Sicht eine optimale Kraftverteilung ermöglicht. Die Rauheit kann die Biologie der Schnittstelle beeinflussen, denn solange der Wert der Rauheitskurve der Größe von Zellen und großen Molekülen entspricht, können diese in den betroffenen Bereich eindringen.

Die Operationstechnik:

-Im Zusammenhang mit Asepsis :

Zunächst einmal ist ein sehr kontrolliertes Asepsisprotokoll erforderlich, auch wenn sich dieses etwas weiterentwickelt hat. Tatsächlich achtete Brånemark bei seinen ersten Arbeiten bei Implantatoperationen auf strenge Asepsis. Mit der Entwicklung von Desinfektionstechniken und der Verbesserung des Wissens über die Übertragung von Keimen veröffentlichte die Hohe Gesundheitsbehörde im Juli 2008 in “Bedingungen für die Durchführung oraler implantologischer Eingriffe: technisches Umfeld” einen Bericht, in dem erklärt wird, dass diese Operationen in einem ausschließlich für diesen Zweck vorgesehenen Operationssaal durchgeführt werden können, aber

auch und einfacher im gewohnten Behandlungszimmer des Behandlers. Dieser Bericht zeigt auch, dass die Auswirkungen der Luftverschmutzung minimal sind.

– Im Zusammenhang mit dem Bohrprotokoll:

Schroder propagiert eine „Ein-Schritt-Operationstechnik“ mit einem nicht vergrabenen Implantat. Die Heilungszeit wird verkürzt, das Protokoll vereinfacht und der Patient fühlt sich bei gleicher Erfolgsquote wohler. Achten Sie jedoch darauf, dass durch temporäre Prothesen keine schädlichen Kräfte auf das Implantat einwirken.

Validierung der Osseointegration:

Sie wird im Allgemeinen klinisch und radiologisch nach den von Albrektsson (1986) festgelegten Kriterien durchgeführt. Diese Faktoren sind auch heute noch relevant:

mangelnde Mobilität,
Fehlen klinisch und radiologisch sichtbarer Infektionszeichen ,
keine Schmerzen bei Perkussion.
Allerdings gilt das Kriterium des marginalen Knochenverlustes (weniger als 1,5 mm im ersten Operationsjahr, danach weniger als 0,2 mm pro Jahr).

3-Aufrechterhaltung der Osseointegration im Laufe der Zeit :

Es hängt von vielen Faktoren ab, wie beispielsweise Design, Passgenauigkeit und okklusaler Gleichgewichtseinstellung der prothetischen Versorgung . Motivation und Hygiene der Patienten sind entscheidend für die

Stabilität der Ergebnisse. Durch die Einrichtung regelmäßiger Erhaltungssitzungen können Sie die Gewebestabilität bewahren und etwaige periimplantäre oder prothetische Komplikationen verhindern.