IMPLANTY - HISTORIA, BUDOWA, POWIERZCHNIE I SYSTEMY


HISTORIA

Mechanizm łączenia się elementów tytanowych z otaczającą kością odkryto przypadkowo, podczas eksperymentów prowadzonych w Szwecji przez profesora Ingvara Branemarka i jego współpracowników w latach pięćdziesiątych i sześćdziesiątych.

Branemark jest lekarzem, ale nie stomatologiem i interesował się mikrokrążeniem krwi w kościach oraz procesami gojenia się ran. Zjawiska te badał za pomocą mikroskopii witalnej (przyżyciowej), techniki pozwalającej na preparowanie i obserwowanie pod mikroskopem cienkiej warstwy żywej tkanki. Aby usprawnić swe badania, posługiwał się wszczepialnym, osadzonym w metalu urządzeniem optycznym, umieszczanym chirurgicznie w kości. Technika ta nie była niczym nowym. Co jednak okazało się tu istotne, to fakt, że zawsze, gdy narzędzia obserwacyjne wykonano z tytanu i umieszczono w kości w sposób możliwie bez urazowy, kość bardzo silnie przywierała do powierzchni tytanowej. Żywa kość zrastała się z powierzchnią metalową konstrukcji w takim stopniu, jaki do tej pory uważano za niemożliwy. Branemark zrozumiał, jak ogromne znaczenie może mieć ten nowy mechanizm zakotwiczenia nie tylko dla implantów dentystycznych, ale również ortopedycznych.

Doniosłość badań Branemarka polegała na tym, że starano się w nich zrozumieć biologię i wykorzystać naturalny proces gojenia się tkanki po wprowadzeniu do kości metalowego ciała obcego. Spreparowane łoże implantu potraktowano jako ranę, w której do minimum należało ograniczyć stopień uszkodzenia tkanek. Wzięto też pod uwagę szczególne właściwości tytanu, zwłaszcza jego odporność na korozję oraz biokompatybilność (obojętność tkankową). Uważano, że gdy spełnione zostaną wszelkie niezbędne warunki, żywa kość nie powinna "zauważyć", że tytan jest ciałem obcym.

Aby kość trwale przyrosła do powierzchni tytanu, muszą być jednak spełnione pewne określone warunki. Nie wystarczy, by powierzchnia ta była czysta czy nawet sterylna. Musi ona być wolna od wszelkich zanieczyszczeń oraz aktywna biologicznie. Gojąca się kość łączy się z tlenkami na powierzchni implantu.

Najbardziej liczące się systemy implantów produkowane są przez koncerny metalurgiczne gdzie wykorzystuje się najnowsze osiągnięcia fizyki i biofizyki. Dostęp do dynamicznie rozwijających się technologii produkcji umożliwiają ewolucję systemów implantacyjnych.

Pod koniec lat 70-tych powołano w Szwajcarii przy Instytucie Straumanna międzynarodowy zespół ekspertów różnych specjalności m.in. biofizyków, aby przeanalizowali obecne wtedy na rynku systemy implantów. Ich zadaniem było stworzenie przy ścisłej współpracy z lekarzami podstaw teoretycznych i wyprodukowanie "idealnego" implantu, a następnie czuwanie nad utrzymaniem go w ścisłej światowej czołówce.

W 1980 roku powołany został Zespół ITI (Internationat Team for Oral Implantology) który do dnia dzisiejszego stymuluje rozwój implantologii. Takie były początki drugiego, obok szwedzkiego, wiodącego systemu implantologicznego na świecie - Implantów Straumann'a.

Od początku lat 50-tych liczni pomysłowi lekarze stosowali najprzeróżniejsze wszczepialne urządzenia, które miały służyć jako mechanizm zakotwiczenia dla protez dentystycznych. Były wśród nich na przykład konstrukcje spoczywające na kości szczęki, pod błoną śluzową i okostną.

Były też konstrukcje śródkostne o różnych kształtach i różnej wielkości. Niektóre z nich funkcjonowały bez zarzutu przez wiele lat, co dawało nadzieję na dalszy rozwój implantologii. Inne okazywały się zawodne i okrywały implantologię złą sławą. W czasach wprowadzania pierwszych implantów trudno było przewidywać wyniki leczenia.

Próbowano wykonywać bardzo różne implanty. Różniły się zarówno sposobem ich zakładania, kształtem, jak i materiałami, z których je robiono. Jednak za datę powstania współczesnej implantologii uważa się rok 1965, kiedy profesor Branemark założył do kości implanty z czystego tytanu, a po kilku miesiącach wykonał na nich uzupełnienie protetyczne.

Od połowy lat siedemdziesiątych rozpoczęła się masowa produkcja implantów. Cały czas są one udoskonalane i poddawane bezustannej kontroli w ośrodkach uniwersyteckich. Obecnie na całym świecie panuje opinia, że tytanowe śrubowe implanty śródkostne są najbezpieczniejsze i dają najlepsze efekty.

BUDOWA

Implanty mają kształt mniej lub bardziej zbliżony do kształtu korzenia zębowego.

Jedne wyglądają jak pełne śruby z gwintem na powierzchni, a inne wyglądają jak perforowane puste cylindry. Większość implantów zrobionych jest z czystego tytanu, inne ze stopu tytanu, a ich powierzchnia pokryta jest rozpyloną plazmą tytanową lub hydroksyapatytem, czyli porowatą substancją ceramiczną, która ma stymulować wrastanie żywej tkanki kostnej.

Na przebieg procesu gojenia ma wpływ bioaktywna powierzchnia implantu oraz budowa zapewniająca przenoszenie sił z konstrukcji protetycznej na powierzchnię implantu oraz dalej na kość, która przyjmuje obciążenie.

Właściwe przygotowanie każdego rodzaju implantów to dobór materiału na ich wykonanie.

Materiał, z którego są zrobione implanty, nie może być szkodliwy dla organizmu człowieka - rakotwórczy, toksyczny czy radioaktywny, nie może też korodować. Musi być zgodny biologicznie, czyli tolerowany przez tkanki żywe - kość obrośnie wówczas wszczep. Czysty tytan, stop tytan-glin-wanad i hydroksyapatyt to podstawowe materiały stosowane do produkcji implantów.

Niektóre firmy produkują implanty również z porcelany (zwykle są zbyt kruche), z tantalu (nie jest tak twardy jak tytan), a także z tlenku aluminium. Modne były też swego czasu implanty powlekane syntetycznie uzyskiwanym nieorganicznym składnikiem kości. Po kilku latach okazało się jednak, że miejscami zanikał co powodowało utratę przyczepu kostnego.

Tytan zajmuje dziewiąte miejsce pod względem obfitości występowania w przyrodzie. W stanie naturalnym najczęściej spotykany jest jako dwutlenek tytanu - minerał miękki, ale wytrzymały. Stop tytanu został utworzony po to, aby uzyskać tworzywo biozgodne o zwiększonej wytrzymałości. Wyizolowany czysty tytan, zalecany do implantów dentystycznych, ma następujący skład: 99,75% stanowi tytan, 0,05% żelazo, 0,1% tlen, 0,03% azot, 0,05% węgiel, a 0,012% wodór. Zarówno czysty tytan, jak i stop tytanu, wykazują bardzo wysoką odporność na korozję.

Sam implant również wywiera działanie dynamiczne i jego rola, zwłaszcza z punktu widzenia biomechaniki, jest w centrum zainteresowania badaczy.

DoktorbartDuża różnorodność kształtów implantów świadczy o tym, że nie ma zgodności wśród badaczy co do tego, jaki idealny kształt powinien mieć implant. Jedni uważają, że kość powinna być obciążona siłami skierowanymi prostopadle do podłoża (przez nacisk), przy jak najmniejszym działaniu sił poprzecznych (naprężenie styczne).

Doktorbart Zgodnie z tą teorią zostały opracowane implanty śrubowe. Inni badacze, zwolennicy kształtów cylindrycznych, sądzą, że implant zyskuje największą stabilność dzięki wklinowaniu, czyli naprężeniu stycznemu, działającemu na powierzchnię przylegania implant/kość.

Coraz częściej zwycięża teoria implantów śrubowych o kształcie stożkowatym.

Ten kształt implantów na dzień dzisiejszy wydaje się być najdoskonalszą formą i umożliwił też zabiegi implantacji natychmiastowej po usunięciu zęba własnego.

Wyzwaniem w dalszym ciągu jest jednak powierzchnia nośna implantu taka, aby utrzymać jak najdłużej prawidłowe warunki w obrębie dziąseł i kości.

Fizjologicznie wokół własnych zębów występuje stabilna wysokość kostna oraz paraboliczny przebieg kości i dziąseł. Do podobnej stabilności i zachowania prawidłowych warunków dąży się również w przypadku implantów. Zastosowanie popularnych obecnie rodzajów wszczepów o płaskiej platformie nośnej może przyczyniać się do powolnego zaniku kości wokół szyjki wszczepu.

Najnowszy produkt jakim jest implant paraboliczny Nobel PERFECT wydaje się być rzeczywiście perfekcyjny.

Panewkowy kształt powierzchni nośnej implantu jest wynikiem wnikliwych studiów i analizy budowy brzegu kości wokół naturalnego zęba.

Pierwsze badania potwierdzają, że dzięki parabolicznemu zaprojektowaniu powierzchni nośnej implantu możliwe jest utrzymanie i zachowanie brzeżnej blaszki wyrostka kostnego. To z kolei ułatwia odtworzenie naturalnego konturu dziąsła wokół przyszłej korony oraz brodawek międzyzębowych.

Muszelkowe wyprofilowanie powierzchni nośnej implantu powinno zapewnić, że efekt kosmetyczny dziąsła otaczającego sztuczny ząb będzie do złudzenia imitował naturę i utrzymywał się przez wiele lat.

POWIERZCHNIE

Implant uzyskuje swoje podstawowe cechy oraz biokompatybilność dzięki składowi materiału, z którego został zbudowany. Największe jednak znaczenie dla akceptacji implantu przez tkankę i dla procesu osseointegracji ma skład jego warstwy powierzchniowej.

Doktorbart
Widok w mikroskopie elektronowym powierzchni SLA

W część tytanowego implantu umieszczonej w kości zachodzą komórkowe i tkankowe reakcje gojenia. Proces ten oparty jest na przebudowie tkanki kostnej, a jej budowanie musi być szybsze od procesów resorpcji, wywołanych ciałem obcym. Na równowagę między tymi procesami mają wpływ m.in. siły biomechaniczne wyzwalane przez konstrukcję protetyczną - zarówno prowizoryczną jak i stałą oraz zdolności organizmu indywidualnego pacjenta. Reakcje te mogą, ale nie w każdym przypadku muszą, być jednakowe.

Na poziomie komórkowym następuje tak zwana osseointegracja (osteointegracja). Jest to pojęcie biologiczne i oznacza zrost żywej tkanki kostnej z tytanową powierzchnią implantu, w efekcie czego następuje zintegrowanie się wszczepu z kością.

Proces osteointegracji jest widoczny jedynie w obrazie mikroskopu elektronowego, jako obecność młodej tkanki na tlenkowej powierzchni implantu.

Wpływ na przebieg procesu osteointegracji ma nie tylko właściwe przygotowanie powierzchni implantu, ale istnienie na niej bioaktywnej warstwy tlenku tytanu, która zależy od zastosowanych przez producenta metod wykonania wszczepu.

Najlepsze firmy produkujące implanty cały czas prowadzą liczne badania zrostu tkanki kostnej z powierzchnią implantu i mają udokumentowaną osteointegrację na poziomie komórkowym.

Plazma tytanowa pokrywająca część wewnątrzkostną to jakby napylone mikroskopijne kuleczki metalu. Obecnie dwa wiodące systemy implantów mają powierzchnię SLA i TiUnite poddawaną procesowi piaskowania z użyciem grubych ziaren, co powoduje uzyskanie porowatej makrostruktury tytanu, a następnie wytrawianą kwasem, który tworzy mikrootwory dobrze widoczne na obrazie pochodzącym spod mikroskopu elektronowego.

Doktorbart Drugą najpopularniejszą aktywną warstwę na powierzchni implantu uzyskuje się dzięki pokryciu go hydroksyapatytem tj. porowatą substancją ceramiczną która również stymuluje wzrost żywej tkanki kostnej. (na zdjęciu po lewej stronie implant z powierzchnią hydroksyapatytu)

Badania kultur komórkowych wykazały, iż powierzchnie implantów wpływają na aktywność komórek kostnych - osteoblastów. Właściwa powierzchnia dodatkowo stymuluje procesy komórkowe.

Współczynnik powodzenia implantów stomatologicznych jest wysoki. Długookresowe powodzenie zabiegu zawdzięczamy samemu tytanowi, jednak cały czas prowadzone są badania mające na celu udoskonalenie powierzchni aby skracać czas gojenia i redukować do minimum ryzyko odrzutu.

Grupy naukowców na całym świecie wnikliwie studiują powierzchnię przylegania implant/kość i tkanki miękkie, aby lepiej zrozumieć mechanizm wiązania biologicznego w tym ważnym miejscu. Wiedza wzrasta systematycznie, zwłaszcza na poziomie komórkowym. Dowiedziono już, że powierzchnia przylegania jest obszarem bardzo dynamicznym.


Niepewny implant


Doktorbart

Obraz rtg implantu osadzonego w kości szczęki. Ciekawostką jest widoczny w postaci białej kulki materiał wypełniający korzeń pozostały w kości po usuniętym wcześniej zębie. Implant, pomimo że w sąsiedztwie tego ciała obcego, ma się dobrze i nie jest odrzucany przez organizm. Nie jest to sytuacja poprawna, ale efekt ostateczny jest korzystny dla pacjenta. Lekarz prowadzący pacjenta podaje, że ten przypadek obserwowany jest od kilku lat. Rokowanie co do wieloletniego utrzymania implantu jest niestety niepewne.



Nowa aktywna powierzchnia CELLplus

Ostatnim osiągnięciem myśli biotechnologii jest nowa powierzchnia CELLplus na implantach. Od wielu lat trwają badania nad fenomenem osteointegracji i nad mechanizmami komórkowymi leżącymi u jej podstaw. Głównie analizowane są setki zdjęć spod mikroskopów elektronowych, celem ustalenia warunków najbardziej sprzyjających powstawaniu tkanki kostnej i stymulujących komórki kostne - osteoblasty do wzrostu.

Rozpatruje się powierzchnie implantów pod kontem idealnych strukturalnych, chemicznych i biologicznych warunków do trwałego zintegrowania się implantu z otaczającą kością.

Dzięki połączeniu tych obserwacji oraz kilkunastu nowatorskich procesów technologicznych stworzono całkiem nowa powierzchnie CELLplus.

DoktorbartCELLplus aktywnie wspiera biologiczne procesy prowadzące do nawarstwiania się kości wokół implantu. Powierzchnia ta działa jak gąbka i wchłania z otoczenia zarówno krew jak i krążące w niej komórki kostne. Ta ułatwiająca wchłanianie siła powierzchni prowadzi do intensyfikacji wczesnych stadiów gojenia się kości na implancie nawet w słabej jakościowo tkance.

Już po 5 dniach (!) wytwarza się trwałe wiązanie kość - implant.

Kombinacja makrokształtu samej śruby i mikrostruktury powierzchni CELLplus zaowocowała też zupełnie nowym implantem XiVE, który pojawił się w lutym 2004 na rynku polskim. Produkuje go niemiecka firma Friadent Dentsply.

Jednak sam implant również wywiera działanie dynamiczne, ale dopiero od niedawna rola jego, zwłaszcza z punktu widzenia biomechaniki jest w centrum zainteresowania badaczy.

SYSTEMY

Implanty używane w stomatologii najprościej podzielić można z uwagi na:

1. zastosowanie
- implanty do fiksacji śródzębowej - sztyfty przechodzące przez wierzchołek korzenia aż do otaczającej kości - stabilizujące rozchwiane zęby
- implanty do replantacji wybitych zębów - mocujące ząb, który po wybiciu został ponownie umieszczony w zębodole
- implanty śródkostne (wewnątrzkostne) czyli te powszechnie rozumiane jako sztuczne korzenie

2. techniki zabiegowe
- do zabiegów natychmiastowych po usunięciu zęba
- do zabiegów odroczonych - wykonywanych w pełnowartościowej kości
- jednoczasowe - z natychmiastowym obciążeniem protetycznym
- wieloczasowe - z okresem gojenia 6-8 tygodni lub 6 miesięcy i obciążeniem protetycznym po skończeniu okresu gojenia

Pacjent nie ma bezpośredniego wpływu na to jaki implant będzie użyty. Wybory tego dokonuje lekarz w zależności od systemu w którym pracuje.

Z systemami implantacji jest trochę jak z samochodami, wszystkie wprawdzie poruszają się, jedne zapewniają nam większy komfort jazdy i bezpieczeństwo, a inne nie. Tak samo i nie wszystkie implanty dają jednakową pewność przyjęcia i długotrwałego bezpiecznego użytkowania.

Istnieją na rynku firmy, które nie udoskonalają swojego produktu. To tak jakby produkowano do dziś model auta sprzed dwudziestu lat - w tej samej formie i rozwiązaniach konstrukcyjnych. Pewien jestem, że pomijając sentymenty, nie czulibyśmy się w nim pewnie na autostradzie.

Materiałoznawstwo i technologie produkcji implantów rozwijają się dynamicznie, a wspólne doświadczenia medycyny i fizyki umożliwiają rewolucję współczesnych systemów. Zarówno części wewnątrzkostnej jak i rozwiązania konstrukcji nadbudowy dynamicznie nadążają nad stawianymi coraz wyżej poprzeczkami przez chirurgię i kosmetykę.

Lekarz decyduje się na wybór jednego lub kilku systemów implantologicznych, choć różnorodność implantów dostępnych na rynku może dezorientować.

Zarówno naukowcy, jak i lekarze docenili już znaczenie całego systemu jako jedności na proces leczenia. Obecnie coraz większy nacisk kładzie się na biomechanikę.
Aby lepiej zrozumieć dynamikę implantów oraz ich wpływ na powierzchnię przylegania implant/kość, dobrze jest spojrzeć na kompleks implantu jako na jedną całość składającą się z wielu części. Typowy kompleks implantu składa się z dziewięciu elementów, które są ze sobą połączone i wspólnie funkcjonują.

Doktorbart
Elementy te to:
1. tkanka kostna otaczająca implant
2. implant
3. łącznik
4. śruba łącznika
5. protetyczny element koronowy
6. śruba mocująca konstrukcję protetyczną
7. szkielet konstrukcji protetycznej
8. olicowanie
9. powierzchnia zwarcia

Pomiędzy tymi elementami istnieją powierzchnie przylegania, przez które przenoszone są obciążenia funkcjonalne, zanim ostatecznie trafią na kość otaczającą implant. Każde z dziewięciu miejsc przenoszenia sił żucia odgrywa specyficzną i dynamiczną rolę w biomechanice implantu. Mówiąc o systemie musimy wiedzieć, że to wszystko co się na niego składa musi być perfekcyjnie dopasowane przez producenta.

Według przyjętych norm międzynarodowych systemy implantologiczne muszą spełniać następujące wymogi:

- udowodnione obszernymi i wieloletnimi badaniami naukowymi pewne rezultaty
- odpowiedni materiał obojętny dla organizmu
- do każdego typu implantu powinien pasować każdy rodzaj nadbudowy lecz jednocześnie powinna być ograniczona liczba typów implantów i części do nadbudów
- system zapewnia specyficzne oprzyrządowanie w celu przygotowania kości oraz odpowiedni system chłodzenia w celu uniknięcia uszkodzeń termicznych ; instrumentarium jest wytrzymałe na sterylizację, a praca nim nie może być za bardzo skomplikowana
- precyzyjne dopasowane elementy muszą mieć zagwarantowany duży współczynnik wytrzymałości i elastyczności
- system musi zapewniać lekarzowi prostą i bezpieczną technikę operacyjną i protetyczną ; połączenia między różnymi częściami implantu tj. trzonem i nadbudową nie mogą mieć szpar - jest to bardzo ważne zwłaszcza w wypadku połączeń znajdujących się poddziąsłowo
- sterylne opakowanie powinno umożliwiać zabieg bez potrzeby dotknięcia powierzchni wewnątrzkostnej
- producent musi dawać gwarancje dostaw mimo zmian systemu.


Doktorbart


(na zdjęciu po prawej)Implant firmy Osteoplant ( dł. 10 mm, średnica 4.0 mm) w pozycji górnej lewej czwórki.
Skan ze zdjęcia rtg. Obok widoczny nieprawidłowo przeleczony endodontycznie ząb 25 oraz znacznie lepiej leczony ząb 26 (szóstka górna lewa).




W swojej pracy wykorzystuję 3 systemy implantologiczne: Osteoplant, Alfa Bio oraz Branemark.
Niewątpliwie najbardziej renomowane są implanty firmy Nobel Biocare - producenta wszczepów Branemark. Są też niestety najdroższe. Cena 1 w gabinecie wynosi od 3 tys. PLN/sztukę do 4,5 tysięcy. Na całe szczęście producent daje 10-letnią gwarancję na wszczep, co ma duże znaczenie.
Z kolei, dobrze muszę wyrazić się o Alfa Bio, jako o systemie dającym stosunkowo duże możliwości chirurgiczne i protetyczne za rozsądną cenę (od 2,5 tys.PLN/sztukę).

Tekst powstał dzięki pomocy i uprzejmości dra Wojciecha Ryncarza.



Inne usługi stomatologiczne:

zakładanie wypełnień – plombowanie
leczenie kanałowe – przewodowe, endodontyczne
laseroterapia – laser miękki i twardy
laser rewolucjonizuje stomatologię - omówienie dla cierpliwych i ciekawych
wybielanie zębów
licówki
korony
mosty
protezy częściowe i całkowite
ekstrakcje zębów
resekcje, hemisekcje, amputacje korzeni, wyłuszczanie torbieli
implanty - historia, budowa, powierzchnie i systemy
implantoprotetyka
leczenie paradontozy
sterowana regeneracja tkanek - materiały kościozastępcze
leczenie dzieci
profilaktyka ortodontyczna/leczenie ortodontyczne
piaskowanie zębów
diagnostyka
narkoza (uwaga! obecnie nie wykonujemy zabiegów w narkozie)
staw skroniowo-żuchwowy (SSŻ) – ważny staw, diagnostyka i leczenie
CarieScan - diagnostyka próchnicy
Onkologia