Entscheidend für ein erfolgreiches knöchernes Einwachsen von enossalen Dentalimplantaten unter Früh- bzw. Sofortbelastung ist eine ausreichend hohe initiale Verankerungsfestigkeit im Knochen, um in der Einheilphase für den Knochenaufbau kritische Mikrobewegungen zu vermeiden. Mithilfe biomechanischer Ersatzmodelle ist es möglich, die Verankerungsfestigkeit von Dentalimplantaten unter definierten Randbedingungen in vitro zu untersuchen.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein neuartiger Versuchsaufbau entwickelt, der eine Bewertung der Verankerungsfestigkeit von enossalen Dentalimplantaten anhand der unter dynamischer und zyklischer Belastung resultierenden Mikrobewegungen ermöglicht. Zur Beschreibung der komplexen Wechselwirkungen zwischen Implantat und Knochen sollten im Lang-zeitversuch die physiologischen Kaubelastungen nachgebildet werden, die bei der Nahrungszerkleinerung auf die Seitenzähne des Unterkiefers einwirken.
Im entwickelten Versuchsaufbau erfolgt die dynamische Belastung der Dentalimplantate durch die Überlagerung einer koronal-apikal wirkenden Prüfkraft und einer wechselseitigen Bewegung in bukkal-lingualer Richtung. Eine kugelförmige Prüfspitze gleitet dabei unter Last über die Kaufläche in den bukkalen bzw. lingualen Randbereich der Zahnkronen und bewirkt eine zyklische außermittige Belastung. Die daraus resultierenden Mikrobewegungen der Zahnkrone werden berührungslos mithilfe eines optischen 3D-Bildkorrelationssystems er-mittelt und zur Simulation der kritischen zwei postoperativen Wochen über 10.000 Testzyklen ausgewertet.
Mithilfe des Versuchsaufbaus wurden Dentalimplantate des Typs CAMLOG® und CONELOG® jeweils an den Positionen der Prämolaren und Molaren des Unterkiefers getestet. Sowohl unter rigider Fixierung der Implantatkörper als auch im Kunstknochenmodell führten zyklische wechselseitige Belastungen mit einer mittleren Kaukraft, die weit unterhalb der maximal erträglichen Belastungen liegt, zu einer signifikanten Zunahme der Mikrobewegungen der Zahnkronen über den Versuchszeitraum.
Im Kunstknochen überschritten die ermittelten Mikrobewegungen der Zahnkronen unabhängig vom Implantatsystem und der Implantatposition 150 µm, die als maximal erträglich für ein erfolgreiches knöchernes Einwachsen gelten. Zwischen den betrachteten Implantatsystemen CAMLOG® und CONELOG® konnten keine statistisch signifikanten Unterschiede nachgewiesen werden. Die Mikrobewegungen der Zahnkronen waren im Kunstknochen deutlich höher als bei rigider Fixierung des Implantatkörpers, was auf einen weniger bedeutenden Einfluss der Implantat-Abutment-Verbindung auf das Auslockerungsverhalten im Vergleich zu den Wechselwirkungen zwischen dem Dentalimplantat und dem umgebenden Knochen hindeutet.
Aus den optisch ermittelten Mikrobewegungen der Zahnkrone wurden näherungsweise die Gesamtbewegungen der Dentalimplantate abgeleitet, um die nicht sichtbaren Bewegungen des Implantatkörpers im Inneren des Unterkieferknochens zu visualisieren und das Verhalten der Dentalimplantate im Kunstknochen zu beschreiben. Dabei zeigten sich aus der dynamischen wechselseitigen Belastung resultierende sanduhr-förmige Bewegungsmuster, die einen charakteristischen Drehpunkt im Bereich des Implantatkörpers aufweisen.
Die Bewegungen des Implantatkörpers im Inneren des Alveolarknochens hatten zudem Ausweichbewegungen zur Folge, die auch in den mesial und distal angrenzenden Knochenbereichen nachgewiesen werden konnten und den Einflussbereich der aufgebrachten Kaubelastungen verdeutlichen.
Zur Bewertung der in vivo Leistungsfähigkeit von Dentalimplantaten scheint es daher zwingend erforderlich das knöcherne Umfeld einzubeziehen, um den speziellen Kraftfluss infolge der Nachgiebigkeit und Anatomie des Unterkieferknochens zu berücksichtigen.
Zusammenfassend sind der entwickelte Versuchsaufbau und die vorgestellten Methoden zur Auswertung geeignet, um das Implantatverhalten und die Wechselwirkungen an der Knochen-Implantat-Schnittstelle auf Basis der Mikrobewegungen der Zahnkrone zu beschreiben. Der Versuchsaufbau wird bereits in einer Folgestudie an humanen Mandibulae eingesetzt und könnte zukünftig auch zur biomechanischen Charakterisierung weiterer Implantatsysteme, diverser Rekonstruktionstechniken und Knochenqualitäten sowie unterschiedlicher Belastungsszenarien etc. Anwendung finden.:Abbildungsverzeichnis III
Tabellenverzeichnis IX
Abkürzungs- und Symbolverzeichnis X
1 Einführung 1
2 Grundlagen 3
2.1 Anatomie und Funktion des Unterkiefers 3
2.1.1 Knöcherne Strukturen 3
2.1.2 Zahnhalteapparat 4
2.1.3 Kiefergelenk 5
2.2 Biomechanik des Kauens 7
2.2.1 Funktionelle Gliederung der Zähne 7
2.2.2 Okklusion der Zähne 8
2.2.3 Kaukräfte 10
2.3 Enossale Dentalimplantate 12
2.3.1 Aufbau und Funktion 12
2.3.2 Verankerungsfestigkeit 13
2.4 Biomechanische Untersuchungen von Dentalimplantaten 15
2.4.1 Belastungsformen 16
2.4.2 Messgrößen 18
2.5 Präzisierung der Zielstellung 20
3 Material und Methoden 21
3.1 Entwicklung des Versuchsaufbaus 21
3.1.1 Anforderungsliste 21
3.1.2 Konzepterstellung 22
3.1.3 Konstruktion 24
3.1.4 Prüfparameter 28
3.2 Versuchsobjekte 29
3.2.1 Implantatsysteme 29
3.2.2 Kronengeometrie 31
3.3 Messtechnik 32
3.3.1 Kräfte 32
3.3.2 Mikrobewegungen 33
3.4 Validierung des Versuchsaufbaus 34
3.4.1 Einbettung 34
3.4.2 Implantatvorbereitung 36
3.4.3 Krafteinleitung 37
3.4.4 Bewegungsmessung 37
3.5 Hauptversuche 39
3.5.1 Kunstknochenmodell 40
3.5.2 Implantation 41
3.5.3 Einbettung 42
3.5.4 Versuchsvorbereitung 43
3.5.5 Versuchsdurchführung 45
3.6 Auswertung der Rohdaten 46
3.6.1 Kraftmessung 46
3.6.2 3D-Bildkorrelation 46
3.6.3 Mikrobewegungen der Zahnkrone 47
3.6.4 Mikrobewegungen des knöchernen Umfelds 49
3.6.5 Gesamtbewegung des Implantats 50
3.6.6 Datenauswertung 52
4 Ergebnisse 53
4.1 Validierung des Versuchsaufbaus 53
4.1.1 Bewegungseinleitung 53
4.1.2 Krafteinleitung 54
4.1.3 Mikrobewegungen 56
4.1.4 Zusammenfassung 57
4.2 Hauptversuche 58
4.2.1 Mikrobewegungen der Zahnkrone 58
4.2.2 Mikrobewegungen des knöchernen Umfelds 62
4.2.3 Gesamtbewegung des Implantats 63
5 Diskussion 69
6 Zusammenfassung 78
Literaturverzeichnis XII
Anlagen XXII
Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit XXXIV
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:75143 |
| Date | 11 June 2021 |
| Creators | Fischer, Jean-Pierre |
| Contributors | Löffler, Sabine, Schleifenbaum, Stefan, Jakstat, Holger, Hammer, Niels, Universität Leipzig |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | qucosa:87900 |
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