Szczelność Brzeżna Trzech Typów Połączeń Implantu z Ceramicznym Łącznikiem

Transkrypt

1 Szczelność Brzeżna Trzech Typów Połączeń u z Ceramicznym iem Marta Baldassarri, MS, PhD / Jenni Hjerppe, DDS, PhD / Davide Romeo, DDS, PhD /Stefan Fickl, DDS, PhD / Van P. Thompson, DDS, PhD / Christian F. J. Stappert, DDS, Ms, PhD Cel Badania: Mikroprzestrzeń (Microgap) pomiędzy implantem, a łącznikiem (implant-abutment interface) powoduje zasiedlanie się tam mikrobów, co może prowadzić do zapalenia tkanek wokół implantu. Celem tego badania było określenie dokładności oraz szczelności brzeżnej trzech różnych typów połączeń implantu z łącznikami cyrkonowymi (zirconia oxide) i jednego typu połączenia implantu z łącznikiem tytanowym. Materiały i Metody: Zbadano trzy kombinacje połączeń implantu z indywidualnym łącznikiem cyrkonowym (n=5/grupę): łącznik NobelProcera / tytanowa platforma implantu Replace Select Tapered TiUnite (Nobel Biocare) (NP); łącznik Encode / implant NanoTite Tapered Certain (Biomet 3i) (B3i); łącznik Astra Tech Dental Atlantis /Biomet 3i implant NanoTite Tapered Certain (At). Jako odniesienie (control group) użyto pięć indywidualnych łączników tytanowych Encode na implantach NanoTite Tapered Certain (Ti). Wszystkie łączniki zostały wykonane techniką CAD/CAM (computer-aided design/computer-assisted manufacture). W każdej grupie (sample) wykonano sto dwadzieścia pomiarów wertykalnych przestrzeni (microgap) pomiędzy implantem, a łącznikiem za pomocą elektronowej mikroskopii skaningowej (15 skanów x 4 kierunki każdej próbki: policzkowy, mezjalny, podniebienny, dystalny x 2 pomiary). Użyto analizę wariancji w celu porównania: wielkości szczeliny brzeżnej w czterech badanych grupach, próbek w każdej z grup oraz pomiarów w czterech kierunkach dla każdego badanego obiektu. Wyniki: Średnie (± odchylenie standardowe) wielkości szczeliny (gap) były 8.4 ± 5.6 µm (NP), 5.7 ± 1.9 µm (B3i), 11.8 ± 2.6 µm (At),i 1.6 ± 0.5 µm (Ti). Istotne różnice zaobserwowano między B3i a At. Nie zaobserwowano różnicy pomiędzy NP, a pozostałymi dwoma grupami. Wielkości szczeliny były znacząco mniejsze dla Ti w porównaniu ze wszystkimi systemami cyrkoniowymi. Dla każdego systemu cyrkoniowego dopasowanie różniło się znacznie pomiędzy każdym z pięciu przedstawicieli grupy. Dla 12 z 15 ceramicznych łączników, wielkość szczeliny różniła się znacznie w zależności od kierunku pomiaru. Wnioski: połączenie implant tytanowy łącznik pokazało znacznie lepsze dopasowanie, niż wszystkie połączenia implant- cyrkonowy łącznik, w których szczelina (gap) była średnio od trzech do siedmiu razy większa, niż przy łączniku tytanowym. Int J Oral Maxillofac s 2012; 27: Słowa Kluczowe: łącznik indywidualny, implant, szczelność brzeżna, tytan, tlenek cyrkonu Doskonała estetyka jest bardzo ważna dla odbudowy zębów przednich. Ceramiczne łączniki na implanty są bardziej preferowane od metalowych ze względu na lepszą przezierność i zmniejszenie ryzyka nienaturalnie ciemnego lub szarego wyglądu dziąsła, szczególnie u pacjentów z cienkim biotypem. 1-3 Tlenek cyrkonu (cyrkonia) jest często stosowany jako ceramiczny łącznik do implantów ze względu na jego wysoką wytrzymałość na pękanie, 4-6 małe przewodnictwo cieplne, niski potencjał korozyjny, wysoką biokompatybilność i korzystne interakcje z tkankami miękkimi i twardymi. 7-8

2 Szczelność Brzeżna Trzech Typów Połączeń u z Ceramicznym iem 2 Na rynku dostępnych jest wiele różnych typów łączników cyrkoniowych dla systemów implantów dwuetapowych. Jednakże jest niewiele dostępnych informacji na temat wielkości szczeliny brzeżnej (marginal gap), która stanowi niszę dla rozwoju bakterii Wstępne badania kliniczne zidentyfikowały umiarkowany i wysoki poziom ośmiu patogenów przyzębia w 43 miejscach połączeń implant łącznik. 11 Obecność bakterii w szczelinie pomiędzy implantem a łącznikiem związana jest z przewlekłym stanem zapalnym tkanek 9,10 i resorpcją kości wyrostka wokół implantu. 17,18 Adhezja bakteryjna może także zależeć od materiału zastosowanego łącznika. Badania in vivo kolonizowania przez bakterie dysków tytanowych i cyrkoniowych pokazały, że cyrkonia wykazuje znacznie mniejsze prawdopodobieństwo kolonizacji. 19,20 W ostatnich latach wiele firm implantologicznych wprowadziło indywidualne, anatomicznie ukształtowane łączniki cyrkoniowe do stosowania w szczególnych przestrzeniach międzyzębowych lub w trudnych warunkach okluzyjnych i estetycznych lub dla indywidualnej modyfikacji tkanek miękkich. Oprócz badanych aspektów biologicznych wykazano, że niedopasowanie brzeżne pomiędzy implantem i jego łącznikiem może prowadzić do obluzowania śruby łącznika zwiększając ryzyko złamania (abutment fracture). 21,22 W rzeczywistości to niedopasowanie powoduje przeniesienie dużych sił na komponenty implantu i kość wyrostka wokół niego. 23,24 Celem naszych badań było określenie wertykalnej dokładności (szczelności) brzeżnej trzech różnych kombinacji systemów połączeń indywidualnych, anatomicznie ukształtowanych łączników cyrkoniowych z implantem. Grupę kontrolną stanowiły indywidualne łączniki tytanowe. Hipoteza wstępna zakładała, że nie ma znaczących różnic w wertykalnej szczelności brzeżnej w (tych) trzech połączeniach implant łącznik cyrkonowy. MATERIAŁY I METODY Przebadano dwadzieścia próbek, każda z nich zawierała tytanowy implant i przykręcany łącznik. Badano cztery systemy (kombinacje) połączenia implant łącznik (n=5 próbek w każdej kombinacji, systemie): NP: indywidualne łączniki cyrkonowe Nobel Procera (Nobel Biocare) z tytanową platformą implantów Replace Select Tapered TiUnite (4.3 x 13 mm, lot ) (Nobel Biocare) B3i: indywidualne łączniki cyrkonowe Encode i implanty NanoTite Tapered Certain (4mm/3mm x 15 mm, lot ) (Biomet 3i) At: indywidualny łącznik cyrkonowy Atlantis (Astra Tech Dental) i implanty NanoTite tapered Certain (4mm/3mm x 15 mm, lot ) Grupa Kontrolna (Ti): indywidualne łączniki tytanowe Encode i implanty NanoTite Tapered Certain (4mm/3mm x 15 mm, lot ) Wszystkie łączniki wyprodukowane zostały metodą CAD/CAM w oparciu o model główny (master cast) uzębienia szczęki z brakiem prawego siekacza centralnego. Na analogu implantu umocowanym w modelu wykonano anatomicznie ukształtowany model woskowy (wax-up) korony siekacza centralnego wysokości 12 mm i szerokości 9.5 mm. Wykonano duplikat modelu woskowego korony. Uwzględniono grubość korony pełnoceramicznej 1.5 do 2 mm mezjodystalnie i dojęzykowo; w oparciu o te wymiary zredukowano model woskowy korony by stworzyć indywidualny łącznik pozwalający na uzyskanie idealnego rozmiaru korony i podparcia. Woskowy model łącznika zwielokrotniono i kopie zostały dopasowane do każdego badanego systemu implant łącznik. Z powodu różnic w procesie skanowania i projektowania w różnych systemach CAD/CAM pojawiły się rozbieżności w elementach / próbkach trzech grup testowych (Rys. 1). Grupa kontrolna (Ti) została wyprodukowana z tego samego pliku CAD co indywidualne łączniki cyrkonowe Encode. i każdej grupy zostały przykręcone do implantów z momentem siły 32 Ncm dla łączników Nobel Procera (klucz dynamometryczny Nobel Biocare) i 20 Ncm dla łączników cyrkonowych Encode, łączników tytanowych Encode i łączników cyrkonowych Atlantis zgodnie z zaleceniami producenta. Po zabezpieczeniu łączników zdefiniowano 25 cztery miejsca na połączeniu implant-łącznik: policzkowe, mezjalne, podniebienne i dystalne. Granice każdego miejsca zaznaczono małymi nacięciami wiertłem diamentowym i turbiną na platformie implantu (implant shoulder) pod

3 Szczelność Brzeżna Trzech Typów Połączeń u z Ceramicznym iem 3 kontrolą stereomikroskopu. Wszystkie konfiguracje połączeń implant-łącznik zostały oczyszczone etanolem i spłukane wodą destylowaną. Każda próbka została powleczona złotem (K650 sputter coater, Quorum Technologies) i użyto skaningowy mikroskop elektronowy (SEM) (S-3500N, Hitachi Instruments) do uwidocznienia szczeliny (gap) brzeżnej połączenia implant-łącznik. By zapewnić, że wszystkie próbki były odpowiednio pozycjonowane w SEM a pomiary wertykalne szczeliny dokładne, każda próbka została umieszczona w trzymadle tak, że płaszczyzna połączenia implant-łącznik była równoległa do detektora SEM. Dla zmierzenia dopasowaniabrzeżnego każdej próbki wykonano 15 skanów w każdym z czterech kierunków (idąc zgodnie z ruchem wskazówek zegara) używając powiększenia 800x (Rys. 2). Dla każdego skanu wykonano dwa pomiary szczeliny brzeżnej za pomocą oprogramowania analizy obrazów (Quartz PCI, version 5.5,Quartz Imaging Corporation). W ten sposób zanotowano 30 pomiarów dla każdej strony każdej próbki otrzymując łącznie 120 wartości na próbkę. Wykonano jednokierunkową analizę wariancji (α =.05) za pomocą SigmaPlot (version 11.0) w celu porównania wartości wielkości szczeliny pomiędzy grupami. To samo podejście wykorzystano dla porównania próbek danej konfiguracji oraz czterech aspektów każdej próbki. Rys. 1: Rozmiary (mm) badanych łączników przedstawione za pomocą spolaryzowanej mikroskopii w odbitym świetle. NP. = Nobel Procera łącznik cyrkonowy; B3i = cyrkoniowy łącznik Encode; At = cyrkoniowy łącznik Atlantis; Ti tytanowy łącznik Encode Rys. 2: Połączenie brzeżne implant - łącznik widziane z jednego kierunku. Uzyskano trzydzieści obrazów SEM z każdego kierunku dla każdej próbki implant - łącznik kamerą rejestrującą obrazy zgodnie z ruchem wskazówek zegara (strzałka). Połączenie brzeżne Połączenie brzeżne

4 Szczelność Brzeżna Trzech Typów Połączeń u z Ceramicznym iem 4 WYNIKI Ogólnie szczelina brzeżna trzech systemów połączeń implant - łącznik cyrkonowy wynosiła od 1.5 do 34.3 µm. Szczelina brzeżna dla grupy NP. wynosiła 1.5 do 34.3 µm, 2.2 do 11.4 µm dla grupy B3i, 7.8 do 21.5 µm dla grupy At i 1 do 3.5 µm dla grupy kontrolnej Ti. Wartości średnie (± odchylenie standardowe [SDs]) wynosiły 8.4 ± 5.6 µm (NB), 5.7 ± 1.9 µm (B3i), 11.8 ± 2.6 µm (At) i 1.6 ± 0.5 µm (Ti). Reprezentatywne obrazy SEM szczeliny brzeżnej połączenia implant-łącznik dla każdego badanego typu pokazane są na Rys. 3a do 3d. Wielkości szczeliny w grupie Ti były znacznie mniejsze aniżeli w każdej konfiguracji implant - łącznik ceramiczny (P<.05). Wartości wielkości szczeliny w grupie NP nie różniły się znacznie od tych z grup At (P=.06) i B3i (P=.1). Jednakże zaobserwowano znaczną różnicę pomiędzy szczelinami w konfiguracji B3i i At (P<.01). Dla wszystkich próbek każdej grupy średnie i SDs wartości szczeliny brzeżnej pokazane są na Rys. 4. Nie znaleziono znacznej różnicy pomiędzy próbkami grupy kontrolnej (P<.05). Dla wszystkich połączeń implant-łącznik cyrkonowy wartości szczeliny brzeżnej znacznie różniły się pomiędzy próbkami (P<.01). Tabela 1 pokazuje średnie (±SD) wielkości szczeliny brzeżnej każdej próbki mierzone z każdego kierunku (podniebiennego, mezjalnego, policzkowego, dystalnego). Gdy porównano pomiary wielkości szczeliny w różnych kierunkach, znaleziono statystycznie istotne różnice dla wszystkich z wyjątkiem trzech próbek (P<.05): B3i próbki nr 1 (P=.65) oraz próbki At nr 3 (P=.81) i nr 5 (P=.72). Rys. 3a - 3d: Zdjęcia SEM szczeliny brzeżnej na każdej konfiguracji implant - łącznik. (a) NP.; (b) B3i; (c) At; (d) Ti (WD [ working distance = odległość robocza ] 10.0 mm, powiększenie x 800); Szczelina brzeżna połączenia implant - łącznik (µm) Rys. 4: Odchylenie średnie i standardowe szczeliny brzeżnej na próbce z każdej konfiguracji.

5 Szczelność Brzeżna Trzech Typów Połączeń u z Ceramicznym iem 5 DYSKUSJA W pracy tej badano dopasowanie brzeżne trzech kombinacji indywidualizowanych łączników cyrkonowych z implantami. Publikowano wiele technik oceny szczeliny brzeżnej pomiędzy implantami i łącznikami. Szczelinę brzeżną mierzono wcześniej albo z przekroju poprzecznego zestawienia implant-łącznik 26,27 albo z zewnątrz naokoło łącznika. 15,28,29 Ostatnia metoda pomiar szczeliny na zewnętrznym obwodzie wykorzystana została w tych badaniach. Technika dokładnego pomiaru wielkości szczeliny została stworzona by stwierdzić czy są różnice pomiędzy trzema różnymi konfiguracjami implant-łącznik, pomiędzy próbkami w obrębie tego samego systemu oraz pomiędzy różnymi miejscami pomiaru tej samej próbki (tj. podniebiennie, mezjalnie, policzkowo, dystalnie). System B3i pokazał znacząco mniejszą szczelinę aniżeli system At oraz mniejsze zróżnicowanie próbek systemu aniżeli system NP. Prawie dla wszystkich próbek dopasowanie brzeżne było różne dla każdego kierunku pomiaru bez żadnej korelacji wartości wielkości szczeliny z kierunkiem pomiaru w zakresie każdej próbki. Połączenie kontrolne: implant - łącznik tytanowy od Biomet 3i pokazało szczelinę brzeżną od 1 do 3.5 µm. Szczeliny brzeżne w grupie Ti były znacznie mniejsze i mniej zróżnicowane niż te obserwowane w trzech konfiguracjach z łącznikiem cyrkonowym. i cyrkonowe są frezowane przed synteryzacją (spiekaniem), która powoduje obkurczenie ceramiki o ok. 20% do 30%. 30,31 W ten sposób faza synteryzacji może zwiększać szczelinę brzeżną połączenia implantu z łącznikiem cyrkonowym. Chociaż wykazano, że cyrkonia daje mniej ryzyka kolonizacji bakteryjnej niż tytan 19,20 to większa szczelina brzeżna połączenia implantu z łącznikiem cyrkonowym może zwiększyć prawdopodobieństwo bakteryjnej kolonizacji w porównaniu z tymi obserwowanymi przy łącznikach metalowych. Zmienny procent obkurczenia cyrkonii podczas synteryzacji może prowadzić do lekko zaburzonych wymiarów łącznika. 30 To może tłumaczyć dlaczego szczelina brzeżna różniła się znacznie w obrębie próbek tego samego systemu z wyjątkiem próbek kontrolnych z łącznikiem tytanowym. Także zróżnicowanie procentu obkurczenia mogło losowo wpływać na powierzchnię kontaktu łącznika w różnych miejscach tego samego łącznika, co tłumaczy zmierzone tam różne wartości. Badania wykazały różne dopasowanie brzeżne dla każdej konfiguracji z łącznikiem ceramicznym. Proces skanowania łącznika jest różny dla każdej marki łącznika co prowadzi do różnych rozmiarów łączników. Stąd przedstawiane wyniki mogły być konsekwencją zarówno różnego stopnia (procentu) obkurczenia jak i różnych technik skanowania i frezowania. Szczególnie konfiguracja Biomet 3i pokazała znacznie lepsze dopasowanie brzeżne aniżeli Atlantis co sugeruje, że jest ono mniej podatne na bakteryjny przeciek i ma lepszą stabilność bio-mechaniczną ,26,32 Znaczącej różnicy nie zaobserwowano pomiędzy konfiguracjami NP i B3i. Jednakże próbki NP wykazały większą różnorodność aniżeli B3i i At, podobnie jak w publikacji Baixe et al. 26 W badaniach tych czterech konfiguracji implantu z cyrkonowym łącznikiem, łączniki Procera Esthetic Abutment (Nobel Biocare) miały średnie dopasowanie brzeżne 1.8 ± 3.2 µm mierzone od zewnątrz do wewnątrz na przekroju połączenia implant - łącznik. Jednakże pomiary zewnętrzne pokazały wielkość szczeliny do 18.9 µm. Podobnie do prezentowanych tutaj wyników, łączniki Procera Esthetic wykazały największą rozbieżność dopasowania brzeżnego pomiędzy sobą: od 0.25 do 18.9 µm. 26 Ta większa różnorodność może być związana z metalowym, wewnętrznym elementem łączącym tego systemu łączników ceramicznych (Rys. 5). Ten metalowy element jest mocowany mechanicznie w łączniku cyrkonowym i może powodować mikroruchy. Dla systemu B3i (2.2 do 11.4 µm), wartości szczeliny były zgodne ze wcześniejszymi badaniami Canullo, 28 które odnotowały wertykalnie szczelinę od 3.7 do 7.0 µm dla indywidualizowanych łączników składających się z dwóch komponentów: cyrkoniowego i tytanowego. Hjerpe et at 29 zaobserwowali podobny zakres z wertykalną szczeliną 1.5 do 7.5 µm dla indywidualnych łączników cyrkonowych.

6 Szczelność Brzeżna Trzech Typów Połączeń u z Ceramicznym iem 6 Tabela 1: Wartość (± SD) średniej szczeliny brzeżnej (w mikronach) badanych wariantów połączenia implant - nadbudowa. Konfiguracja/ nr próbki Językowo Mezialnie Policzkowo Dystalnie Tabela 1: Średnie (±SD) wartości szczeliny brzeżnej (w mikronach) badanych kombinacji łącznik - implant. Nobel Biocare/nadbudowa cyrkonowa ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± 2.5 Biomet 3i/nadbudowa cyrkonowa ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± 0.9 Atlantis/nadbudowa cyrkonowa ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± 1.0 Biomet 3i/nadbudowa tytanowa ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± 0.3 Rys. 5: Obrazy SEM pokazują podstawę łącznika cyrkonowego Nobel Procera z jego wewnętrznym metalowym elementem. Wewnętrzny metalowy element łączący jest mechanicznie zakotwiczony w łączniku cyrkonowym (WD [working distance = odległość robocza] 29.8 mm, powiększenie x 30).

7 Szczelność Brzeżna Trzech Typów Połączeń u z Ceramicznym iem 7 Konfiguracja B3i pokazała lepsze dopasowanie wertykalne w porównaniu z systemami NP i At. Jansen et al testowali 13 konfiguracji implant - łącznik i zaobserwowali przeciek mikrobowy we wszystkich systemach wnioskując, że dobre dopasowanie brzeżne komponentów implantu może go zmniejszyć, lecz nie może mu zapobiec. 15 Temat adhezji bakteryjnej był poruszany w innych badaniach. 13,14,16 Coelho et al wnioskowali, po zastosowaniu błękitu toluidynowego jako markera w wewnętrznej śrubie każdego systemu implantologicznego, że nie można było utrzymać szczelności pomiędzy implantem i łącznikiem w żadnym z badanych systemów implant-łacznik. 12 Średnica mikrobów jest mniejsza niż 2 µm. 11 Dlatego zakłada się, że przeciek mikrobowy i adhezja bakterii w szczelinie brzeżnej występuje w każdym połączeniu implant - łącznik. Także oczekuje się, że szersza mikro - szczelina zwiększa zasiedlanie się mikrobów i zwiększa ryzyko zapalenia tkanek wokół implantu. Metody radiograficzne, laserowe i fotogrametryczne oraz SEM stosowano do pomiarów szczeliny brzeżnej połączenia implant - łącznik. 33,34 Do pomiarów w prezentowanych badaniach zastosowano SEM do zobrazowania szczeliny wertykalnej połączenia implant - łącznik. Poprzedni badacze uzyskiwali około 50 pomiarów wzdłuż brzegu korony, co uznaje się za wystarczające do uzyskania klinicznie istotnych informacji o średnim dopasowaniu brzeżnym. 35 Dlatego można założyć, że wyniki prezentowanych tutaj badań, w których dokonano 120 pomiarów na próbkę, dają klinicznie wartościową wiedzę. Hipotezę wstępną tych badań odrzucono, ponieważ zaobserwowano znaczne różnice w dopasowaniu brzeżnym różnych konfiguracji implant - łącznik cyrkonowy. cyrkonowy system z wydłużonym wewnętrznym połączeniem ceramicznym (łącznik Encode / implant NanoTite Tapered Certain, Biomet 3i) wykazał się najsolidniejszym dopasowaniem. Konsekwencje niedopasowania brzeżnego łącznika do implantu i ryzyko przecieku mikrobowego muszą być dalej oceniane w badaniach klinicznych. PODZIĘKOWANIA Mikroskopia optyczna i SEM zostały doradzone przez Timothy Bromage zgodnie z funduszami od National Institutes of Health/National Institute for Dental and Cranifacial Research. Autorzy dziękują Nobel Biocare (Goteborg, Szwecja) oraz Biomet 3i, (West Palm Beach, Florida) za dostarczenie implantów i łączników indywidualnych. Wszystkie trzy firmy (Nobel Biocare, Biomet 3i oraz Astra Tech Dental) finansują granty badań naukowych na New York University College of Dentistry. WNIOSKI Konfiguracja kontrolna z tytanowym łącznikiem w tytanowym implancie pokazała bardziej powtarzalne dopasowanie pomiędzy próbkami i najmniejsze szczeliny pomiędzy implantem a łącznikiem ( 3.5 µm). Wszystkie łączniki cyrkonowe połączone z implantami tytanowymi prezentowały znacznie większe niedopasowanie brzeżne. Pośród kombinacji implant - łącznik

8 Szczelność Brzeżna Trzech Typów Połączeń u z Ceramicznym iem 8 REFERENCJE