Biomechanika implantátů – biomechanické faktory při řešení komplikovaných situací
Prediktabilní oseointegrace dentálních implantátů umožňuje zaměřit se i na jiné aspekty úspěšnosti implantologického ošetření.1 V minulosti hodnocené faktory zahrnovaly dobu přežití, stabilitu rekonstrukce, ztrátu kosti a přítomnost infekce měkkých periimplantátových tkání.1, 2 S postupujícím rozvojem implantologie bylo potřeba zavést i další kritéria. Mezi ně patří mimo jiné estetický výsledek ošetření hodnocený pacientem i zubním lékařem. Důraz na přání a názory pacienta obecně vstupuje více do popředí.
Je zajímavé, že studie hodnotící více parametrů vykazují nižší míru úspěšnosti ošetření.3 Většinu příčin selhání je třeba přičítat bakteriální infekci a nevýhodné distribuci žvýkacích sil.4 Jejich vzájemná závislost se výrazně projeví, pokud biofilmem indukovaný zánět dále potencujeme patologickou zátěží periimplantátové kosti žvýkacími silami, což vede ke zhroucení všech periimplantátových tkání.
Bereme-li v úvahu větší počet hodnocených parametrů úspěšnosti, musejí implantující lékaři udržovat a posilovat svoje odborné znalosti. Abychom minimalizovali funkční komplikace náhrad nesených implantáty, musíme si být vědomi patologických procesů vedoucích k periimplantátové mukozitidě a periimplantitidě a zároveň znát biomechaniku implantátů.
Následující text shrnuje základní biomechanické principy a aspekty při zavádění implantátů v komplikovaných klinických situacích a demonstruje je na GC Aadva Standard implantátech (GC Tech.Europe GmbH, Německo).
Biomechanika implantátů
Přenos žvýkacích sil u vlastních zubů se realizuje pomocí mikropohybů umožněných parodontálními vlákny. Oproti tomu implantáty vykazují s kostí rigidní spojení.5 Absence periodontální štěrbiny a parodontálních vláken znamená též nepřítomnost mechanismu kompenzujícího mastikační síly, jenž by zmírnil okluzní zátěž vyvíjenou na kost a umožnil adaptaci na různé typy zátěže.
Při axiálním zatížení vlastních zubů je možný korono-apikální pohyb v rozsahu 25 až 100 µm, zatímco u integrovaného implantátu je rozsah tohoto pohybu maximálně 3 až 5 µm a podmiňuje ho pouze elasticita kosti.6 U přirozených zubů dochází k okamžité distribuci laterálních žvýkacích tlaků z cervikální oblasti směrem k apexu kořene. Rozsah pohybu činí 56 až 108 µm s osou otáčení v apikální třetině kořene.7, 8
Implantáty se chovají jinak. Přenos laterálně působící síly se odehrává postupně, rozsah pohybu činí nejvýše 10 až 50 µm a osa otáčení neleží v oblasti apexu implantátu, ale na samém vrcholu alveolární kosti. Zde tedy periimplantátová kost čelí nejvyšší žvýkací zátěži.9 Dochází-li k přetížení této oblasti, začne kost podléhat resorptivním procesům,10 čímž dochází ke zvýšení náchylnosti k periimplantátovým zánětům nebo jejich zhoršení. Distribuce zátěže závisí na její povaze. Kost je nejpružnější při tlaku a nejméně pružná při smykovém působení síly.11
Klinický význam pro funkci implantátů mají jejich makromechanické i mikromechanické prvky. Mikromechanická struktura se uplatňuje při primární integraci a iniciální zátěži. Pískování nebo leptání kyselinou zvětšuje povrch implantátu a plochu dostupnou pro kontakt s kostí.12 Makromechanický design se podílí jak na časném, tak pozdním zatížení. Leštěné povrchy zvětšují riziko ztráty kosti z důvodu nevhodného přenosu žvýkacích sil, neboť na nich během žvýkání dochází ke vzniku smykových sil.13
V současnosti používané šroubové implantáty mají schopnost transformovat neaxiální zatížení ve výhodnější axiální přenos žvýkacích sil na kost. Cylindrické implantáty mají větší funkční povrch přenášející žvýkací zátěž než implantáty kónické. Kónické implantáty tedy vykazují vyšší stres vyvíjený na alveolární kost. Biomechanická zátěž tak může být zmírněna i výběrem implantátu s příhodným designem, délkou, průměrem a patřičným abutmentem reflektujícím potřeby a faktory pacienta.14–16
Studie zabývající se biomechanickými vlastnostmi implantátů nadnesly řadu důležitých skutečností, jichž by si kliničtí pracovníci i výrobci měli být vědomi. Rozložení žvýkací zátěže se ukázalo být přímo spojené s velikostí a tvarem implantátu.17, 18 Průměr implantátu má podstatný význam pro velikost povrchu dostupného pro oseointegraci. S každým milimetrem, o který vzroste průměr implantátu, se jeho povrch v závislosti na tvaru zvětší o 30 až 200 %.17
Funkční povrch implantátu je všeobecně považován za nejdůležitější složku podílející se na celkovém designu implantátu. Průměr implantátu se významně podílí na remodelaci alveolární kosti. Silné či chcete-li široké implantáty s průměrem až 6,0 mm redukují okluzní stres oproti užším implantátům o průměru 3,5 mm třikrát až čtyřikrát. Největší rozdíl v omezení žvýkacích sil pozorujeme mezi implantáty od 3,6 mm do 4,2 mm. Další skok vidíme mezi průměry 4,2 mm a 5,0 mm, ale oproti předchozí změně je pouze poloviční. Délka implantátů není (navzdory zažité představě) nejdůležitějším faktorem podílejícím se na ovlivnění přenosu funkční zátěže. 10 mm dlouhý cylindrický implantát disponuje o 30 % větším povrchem než tentýž implantát o délce 7 mm a o 20 % menším povrchem než implantát dlouhý 13 mm.19 Analýzy prokázaly, že největší žvýkací zátěž a její přenos se uskutečňují v koronálních 40 % délky implantátu.17, 20, 21
Zajištění optimálního přenosu žvýkacích sil není výhodné pouze pro zónu kontaktu implantátu s kostí. Design implantátu hraje podstatnou roli též v deformacích spojení implantátu s abutmentem.22 Mechanické komplikace v tomto případě zahrnují povolení nebo zlomení okluzního šroubku, frakturu abutmentu a vzácně dokonce i prasklinu samotného implantátu.23, 24
Vzhledem k individuálním okluzním poměrům by implantáty měly být zaváděny s ohledem na protetické hledisko a zamýšlenou suprakonstrukci, abychom se vyhnuli páčivým silám. Implantáty zavádíme kolmo k okluzní rovině a nezhotovujeme distálně extendované suprakonstrukce (obr. 1, 2).24 Cíleně se zaměřujeme též na vyvážení skusových poměrů, okluzi i artikulaci a zvýšenou pozornost věnujeme pacientům, jejichž tělesná konstituce dává tušit vznik excesivních žvýkacích sil.
Biomechanika implantátů v praxi
Výše uvedené biomechanické vlastnosti lze demonstrovat na GC Aadva Standard implantátech. Tyto implantáty jsou zhotoveny z titanové slitiny typu 5 (Ti-6Al-4V). Vlastnosti slitiny typu 5 jsou výhodné zejména díky signifikantně vyšší mechanické odolnosti oproti implantátům z čistého titanu.25 In vitro testy dále prokazují nižší pravděpodobnost fraktury implantátu a vyšší rezistenci vůči žvýkacím silám.
I to je možná důvodem, proč výrobce nekontraindikuje zavádění implantátů o průměru 3,3 mm v oblasti premolárů. Autoři nicméně doporučují řešit tyto situace individuálně a případně spojit více implantátů jednou suprakonstrukcí. Jak již bylo řečeno výše, tenký implantát může bez problémů odolat žvýkací zátěži, ale přenos sil není ideální. Samostatně stojící implantát nahrazující premolár by měl mít průměr 4 mm. Dostupné průměry jsou 3,3 mm, 4,0 mm a 5,0 mm při délkách od 6,0 do 14,0 mm.
Charakteristickým rysem GC Tech implantátů je cylindrický design s mírnou kónicitou v apikální části. Cylindrické tělo opatřené závity odolává neaxiální zátěži, zatímco kónická apikální část umožňuje dosáhnout vyšší primární stability při zavádění. Povrch je pískovaný a leptaný kyselinou, a to tak, aby byly vytvořeny tři oddělené oblasti, každá s jinou hrubostí. Cílem je usnadnění oseointegrace. Mikrozávity v cervikální oblasti jsou pak přínosné pro distribuci žvýkacích sil na kompaktu při vrcholu alveolární kosti.
Implantáty mají kónické spojení s abutmentem a vnitřní antirotační hexagon. Tento typ spojení implantátu s abutmentem je výrobci široce používán k zamezení mikropohybů a redukci mikrospár, jejichž přítomnost vede k bakteriální kolonizaci, pumping efektu 26, povolení okluzního šroubku a frakturám továrních či laboratorních komponent.
Kónické spojení implantátu s abutmentem dobře těsní a poskytuje kvalitní a stabilní dosed.27 Zipprich et al. sledovali dynamické změny mikrospáry a mikropohyby u několika značek a typů designu implantátů 28 a potvrdili, že implantáty s kónickým spojením (Ankylos a Astra Tech, Dentsply Sirona) vykázaly oproti jiným designům výrazně lepší výsledky. Další výzkumy do této skupiny zařadily i GC Aadva Standard implantáty. Ani u jedné řady implantátů se při zátěži neobjevily výraznější změny mikrospáry.29
Snažíme se dosáhnout co nejlepší paralelity implantátů a zavádíme je pokud možno kolmo k okluzní rovině
Zavedení čtyř GC Aadva implantátů v dolní čelisti interforaminálně
Předoperační situace, bezzubý úsek v laterálním úseku horní čelisti
Superpozice výřezu v CBCT snímku a klinické situace
Přístup do čelistní dutiny
Uvolněná Schneideriánská membrána a umělá kolagenní výstelka
Zavedení GC Aadva Standard implantátu o rozměrech 3,3 × 12 mm do premolárové oblasti
Zavedení GC Aadva Standard implantátu o rozměrech 4,0 × 10 mm do molárové oblasti
Překrytí přístupu do čelistní dutiny kolagenní membránou
Sutura monofilním vláknem
Panoramatický rentgenový snímek zhotovený 6 měsíců po výkonu
Spojené šroubované metalokeramické korunky
CBCT snímek bezzubého úseku dolní čelisti
Klinický pohled na atrofovaný alveolární výběžek
Kombinovaný mukoperiostální a dělený lalok
Splitting alveolární kosti a lalok s uvolňovacími nářezy
Oddělení bukální a lingvální kostní lamely
Zavedení dvou GC Aadva Standard implantátů
Vyplnění volného prostoru mezi kostními lamelami xenograftem a resorbovatelnou kolagenní membránou
Sutura rány monofilním vláknem
Praktické využití v komplikovaných situacích
Na příkladu následujících kazuistik uvádíme použití GC Aadva Standard implantátů v biomechanicky nepříznivých podmínkách.
Implantáty čelí největší žvýkací zátěži v distálních úsecích čelistí. Rizikovým faktorem pro dlouhodobou funkčnost implantátů v horní čelisti představuje spongiózní struktura kosti, díky níž je fyzický kontakt implantátu a kosti nejnižší v celých ústech. Navíc je kost snadno náchylná k resorptivním procesům z orální strany a další omezení představuje pneumatizace čelistní dutiny. V praxi často vídáme pneumatizaci zasahující až k samotnému vrcholu reziduální kosti. Obvyklým výkonem pro možnost zavedení implantátu nebo implantátů v takovýchto situacích je sinus lift.
Případ č. 1
Ošetření této situace je zachyceno na obrázcích 3–12. Žena středního věku, nekuřačka, přišla o zuby v laterálním úseku horní čelisti před mnoha lety v důsledku zubního kazu. Pacientka měla dobrou orální hygienu, netrpěla onemocněním parodontu, ani žádným systémovým onemocněním. Vertikální nabídka reziduální kosti byla omezena pneumatizací čelistní dutiny. Rozhodli jsme se přistoupit k otevřenému sinus liftu. Elevovali jsme Schneideriánskou membránu a vzniklou dutinu vystlali materiálem PARASORB Fleece Genta HD (RESORBA) a kostním xenograftem (obr. 3–6). Do premolárové a molárové oblasti jsme zavedli implantáty o rozměrech 3,3 × 12,0 mm a 4,0 × 10,0 mm (obr. 7, 8). Vypreparované okénko v laterální stěně čelistní dutiny jsme překryli resorbovatelnou kolagenní membránou (PARASORB RESODONT Forte, RESORBA) a slizniční lalok uzavřeli monofilní suturou (RESOPREN 6/0, RESORBA) (obr. 9, 10). Hojení probíhalo bez komplikací po dobu šesti měsíců. Implantáty jsme následně opatřili spojenou šroubovanou metalokeramickou suprakonstrukcí (obr. 11, 12). Cílem spojení korunek bylo – s ohledem na výše uvedená fakta – minimalizovat stres vyvíjený na periimplantátovou kost.
Případ č. 2
I postranní úseky dolní čelisti mají svá specifika. Ačkoliv struktura kosti umožňuje vysokou primární stabilitu, resorpce často neumožňuje konvenční zavedení implantátů. Limitujícími anatomickými strukturami jsou mimo jiné nervus alveolaris inferior a nervus mentalis. Nezřídka se tak nevyhneme augmentačním výkonům. Za určitých okolností je možné augmentovat i implantovat zároveň. Při dostatečné výšce kosti lze využít techniku splittingu alveolární kosti. Jindy musíme přistoupit k řízené tkáňové regeneraci, kostnímu bloku nebo jiným procedurám.
Na obrázcích 13–20 je zachyceno ošetření postranního úseku dolní čelisti u starší pacientky, která přišla o zuby v této lokalitě před desítkami let. Rozhodli jsme se pro augmentaci kosti se současnou implantací, a to z následujících důvodů: pacientka byla celkově zdravá nekuřačka s dobrou ústní hygienou, netrpěla onemocněním parodontu a díky tělesné konstituci nevyvíjela velké žvýkací síly. Jako nejvhodnější metodu jsme zvolili splitting alveolární kosti (obr. 13, 14). Provedli jsme hřebenový řez s vertikálními uvolňovacími nářezy a preparovali kombinovaný lalok. Periost vestibulárně jsme ponechali připojený ke kosti, abychom nezhoršovali prokrvení kompaktní kosti (obr. 15).
Po splittingu kosti jsme od sebe bukální a lingvální lamelu kosti oddělili spreadery (Split-Control Plus, Meisinger) a zavedli dva implantáty GC Aadva Standart, a to o rozměrech 3,3 × 8,0 mm a 4,0 × 8,0 mm (obr. 16–18). Volný prostor jsme vyplnili kostním xenograftem a překryli jej resorbovatelnou kolagenní membránou (obr. 19). Ránu jsme uzavřeli suturou RESOPREN 6/0 (RESORBA) (obr. 20). Protetickou rekonstrukci jsme zhotovili po šesti měsících uzavřeného hojení, jež proběhlo bez komplikací, a tvořily ji dvě spojené korunky výhodně distribuující mastikační síly.
Závěr
Znalost biomechaniky implantátů je zásadní pro jejich dlouhodobou funkčnost. Zohledňuje potřeby a specifika pacienta, design implantátu, typ suprakonstrukce a celkový zamýšlený koncept ošetření. Výběr kvalitního implantačního systému vyrobeného z moderních a zátěži odolných materiálů přispívá k dobré dlouhodobé prognóze. Podstatnou roli hraje i přesné spojení implantátu s abutmentem, který musí odolat okluzním silám.
Článek byl publikován v Implants – international magazine of oral implantology 2/2018.
Buďte v obraze
Chcete mít pravidelný přehled o nových článcích na tomto webu, akcích a dalších novinkách? Přihlaste se k odběru newsletteru.
Odesláním souhlasíte s našimi zásadami zpracování osobních údajů.
REFERENCES
Biomechanical considerations in solving demanding cases Dr Juraj Brozović & Barbara Mikulić, Croatia implants - international magazine of oral implantology, 2/18
1. Misch CE, Perel ML, Wang HL, Sammartino G, Galindo-Moreno P, Trisi P, et al. Implant success, survival, and failure: the International Congress of Oral Implantologists (ICOI) Pisa Consensus Conference. Implant Dent. 2008;17(1):5-15.
2. Albrektsson T, Zarb G, Worthington P, Eriksson AR. The long-term efficacy of currently used dental implants: a review and proposed criteria of success. Int J Oral Maxillofac Implants. 1986;1(1):11-25.
3. Papaspyridakos P, Chen CJ, Singh M, Weber HP, Gallucci GO. Success criteria in implant dentistry: a systematic review. J Dent Res. 2012;91(3):242-8.
4. Ujiie Y, Todescan R, Davies JE. Peri-implant crestal bone loss: a putative mechanism. Int J Dent. 2012;2012:742439.
5. Weinberg LA. The biomechanics of force distribution in implant-supported prostheses. Int J Oral Maxillofac Implants. 1993;8(1):19-31.
6. Kim Y, Oh TJ, Misch CE, Wang HL. Occlusal considerations in implant therapy: clinical guidelines with biomechanical rationale. Clin Oral Implants Res. 2005;16(1):26-35.
7. Parfitt GJ. Measurement of the physiological mobility of individual teeth in an axial direction. J Dent Res. 1960;39:608-18.
8. Hillam DG. Stresses in the periodontal ligament. J Periodontal Res. 1973;8(1):51-6.
9. Oh TJ, Yoon J, Misch CE, Wang HL. The causes of early implant bone loss: myth or science? J Periodontol. 2002;73(3):322-33.
10. Misch CE, Suzuki JB, Misch-Dietsh FM, Bidez MW. A positive correlation between occlusal trauma and peri-implant bone loss: literature support. Implant Dent. 2005;14(2):108-16.
11. Wical KE, Swoope CC. Studies of residual ridge resorption. I. Use of panoramic radiographs for evaluation and classification of mandibular resorption. J Prosthet Dent. 1974;32(1):7-12.
12. Piattelli A, Misch CE, Pontes AE, Iezzi G, Scarano A, Degidi M. Dental implant surfaces: a review. In: Misch CE, editor. Contemporary implant dentistry. 3rd ed. St. Louis: Mosby; 2008. p. 599-620.
13. Wiskott HW, Belser UC. Lack of integration of smooth titanium surfaces: a working hypothesis based on strains generated in the surrounding bone. Clin Oral Implants Res. 1999;10(6):429-44.
14. Bayraktar M, Gultekin BA, Yalcin S, Mijiritsky E. Effect of crown to implant ratio and implant dimensions on periimplant stress of splinted implant-supported crowns: a finite element analysis. Implant Dent. 2013;22(4):406-13.
15. Lu J, Liu C, Lan J, Gao X. [Three-dimensional finite element analysis of the effect of the location and diameter of implants on the stress distribution in three-unit implant-supported posterior cantilever fixed partial dentures under dynamic loads]. Hua Xi Kou Qiang Yi Xue Za Zhi. 2013;31(6):552-6.
16. Hong HR, Pae A, Kim Y, Paek J, Kim HS, Kwon KR. Effect of implant position, angulation, and attachment height on peri-implant bone stress associated with mandibular two-implant overdentures: a finite element analysis. Int J Oral Maxillofac Implants. 2012;27(5):69-76.
17. Misch CE. Implant body size: a biomechanical and esthetic rationale. In: Misch CE, editor. Contemporary implant dentistry. 3rd ed. St. Louis: Mosby; 2008. p. 161-77.
18. Himmlova L, Dostalova T, Kacovsky A, Konvickova S. Influence of implant length and diameter on stress distribution: a finite element analysis. J Prosthet Dent. 2004;91(1):20-5.
19. Misch CE. Short versus long implant concepts - functional surface area. Dent Today. 1999;18:60-65.
20. Misch CE, Bidez MW. Impant protected occlusion: a biomechanical rationale. Compend Contin Dent Educ. 1994;15:1330-43.
21. Misch CE, Strong JT, Bidez MW. Scientific rationale for dental implant design. In: Misch CE, editor. Contemporary implant dentistry. 3rd ed. St. Louis: Mosby; 2008. p. 200-32.
22. Brozovic J, Demoli N, Farkas N, Susic M, Alar Z, Gabric Panduric D. Properties of axially loaded implant-abutment assemblies using digital holographic interferometry analysis. Dent Mater. 2014;30(3):17-27.
23. Needleman I, Ashley P, Fine P, Haddad F, Loosemore M, de Medici A, et al. Consensus statement: Oral health and elite sport performance. Br Dent J. 2014;217(10):587-90.
24. Sadid-Zadeh R, Kutkut A, Kim H. Prosthetic failure in implant dentistry. Dent Clin North Am. 2015;59(1):195-214.
25. Hirata R, Bonfante EA, Machado LS, Tovar N, Coelho PG. Mechanical Evaluation of Two Grades of Titanium Used in Implant Dentistry. Int J Oral Maxillofac Implants. 2015;30(4):800-5.
26. Tsuge T, Hagiwara Y, Matsumura H. Marginal fit and microgaps of implant-abutment interface with internal anti-rotation configuration. Dent Mater J. 2008;27(1):29-34.
27. Schmitt CM, Nogueira-Filho G, Tenenbaum HC, Lai JY, Brito C, Doring H, et al. Performance of conical abutment (Morse Taper) connection implants: a systematic review. J Biomed Mater Res A. 2014;102(2):552-74.
28. Zipprich H, Weigl P, Lange B, Lauer HC. Erfassung, Ursachen und Folgen von Mikrobewegungen am Implantat-Abutment-Interface. Implantologie. 2007;15(1):31-46.
29. Zipprich H. Micro-Movements of Implant-Abutment-Interface: Test-Report GC Aadva Standard ø 4,0: J. W. Goethe-University Frankfurt am Main; 2015 12. May 2015.
Články
22. 10. 2023 | Implantologie
Miniimplantáty jsou již několik let perspektivním řešením pro indikaci hybridních náhrad...
Články
30. 8. 2023 | Implantologie
Ať už pacienti nebo lékaři: Obě skupiny jsou přesvědčeny, že augmentativní zákroky, jako je sinus lift, jsou téměř...
