Dependency of dental implants’ primary stability on rotational speed of insertion: In-vitro investigations in synthetic and natural bone
Diese In-vitro-Studie unter Verwendung der CNC-gesteuerten Insertion in synthetischem und natürlichem Knochen zeigt, dass eine Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit von 5 auf 25 U/min mehrere Indikatoren der Primärstabilität signifikant verbessert, während eine weitere Steigerung der Geschwindigkeit auf 50 U/min keinen zusätzlichen Nutzen bringt.
Originalarbeit lizenziert unter CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dies ist eine KI-generierte Erklärung des untenstehenden Papers. Sie wurde nicht von den Autoren verfasst oder gebilligt. Für technische Genauigkeit konsultieren Sie das Originalpaper. Vollständigen Haftungsausschluss lesen
Wenn ein Zahn verloren geht, kann eine Titan-Schraube in den Kieferknochen eingesetzt werden, um eine neue Krone an ihrem Platz zu halten. Damit diese künstliche Wurzel zu einem dauerhaften Teil des Körpers werden kann, muss sie zunächst eine kritische Wartezeit überstehen, in der sie sich ausschließlich auf einen festen mechanischen Halt innerhalb des Knochens verlassen muss. Dieser anfängliche Griff, bekannt als Primärstabilität, ist das Fundament für den biologischen Prozess, der das Metall schließlich mit dem lebenden Gewebe verschmilzt. Wenn die Schraube in den ersten Wochen auch nur minimal wackelt, schlägt der Heilungsprozess fehl. Während Chirurgen wissen, dass die Form der Schraube und die Qualität des Knochens eine große Rolle spielen, blieb eine Variable ein Rätsel: Ändert die Geschwindigkeit, mit der die Schraube in den Knochen gedreht wird, wie gut sie hält?
Um dies zu beantworten, entwarfen Forscher der Amirkabir University of Technology im Iran ein präzises Experiment, um zu testen, wie die Rotationsgeschwindigkeit eines Dentalimplantats dessen anfängliche Stabilität beeinflusst. Sie verwendeten sechzig identische Schrauben, jede vier Millimeter breit und zehn Millimeter lang, und setzten sie in zwei verschiedene Arten von Material ein. Das eine Material war ein Block aus starrem Polyurethan-Schaumstoff, einer synthetischen Substanz, die in Laboren häufig verwendet wird, da ihre Eigenschaften perfekt einheitlich und reproduzierbar sind. Das andere war frischer Knochen aus einem Rinderrippenknochen, der die komplexe, unebene Struktur des menschlichen Knochens nachahmt. Um sicherzustellen, dass menschliche Hände oder Ermüdung die Ergebnisse nicht beeinflussten, führte eine computergesteuerte Maschine jede einzelne Insertion durch. Die Maschine drehte die Schrauben bei drei spezifischen Geschwindigkeiten in die Materialien: langsam mit fünf Rotationen pro Minute, mittelmäßig mit fünfundzwanzig Rotationen pro Minute und schnell mit fünfzig Rotationen pro Minute.
Das Team maß die Stabilität jeder Schraube mit mehreren verschiedenen Methoden. Sie zeichneten die maximale Kraft auf, die erforderlich war, um die Schraube hineinzudrehen, die gesamte Energie, die während des Drehvorgangs aufgewendet wurde, und einen Resonanzwert, der angibt, wie fest die Schraube in ihrer Öffnung sitzt. Sie führten auch einen zerstörenden Test durch, bei dem sie die Schraube gerade nach unten drückten, bis sie versagte, wobei sie maßen, wie viel Kraft und Energie die Knochen-Schraube-Kombination aushalten konnte, bevor sie brach. Die Ergebnisse zeigten ein klares Muster im synthetischen Schaumstoff: Als die Geschwindigkeit von fünf auf fünfundzwanzig Rotationen pro Minute anstieg, verbesserten sich die Stabilitätsindikatoren signifikant. Die Schrauben hielten fester, benötigten mehr Energie, um herausgedrückt zu werden, und zeigten höhere Resonanzwerte. Als die Geschwindigkeit jedoch weiter von fünfundzwanzig auf fünfzig Rotationen pro Minute anstieg, verbesserte sich die Stabilität nicht weiter. Die zusätzliche Geschwindigkeit brachte einfach keinen zusätzlichen Halt.
Die Geschichte verlief im natürlichen Rinderknochen etwas anders. Hier veränderte die Geschwindigkeit des Einsetzens weder die erforderliche Kraft zum Hineindrehen der Schraube noch die gesamte während des Prozesses aufgewendete Energie signifikant. Dennoch erzählten die anderen Stabilitätsmaße eine ähnliche Geschichte wie der Schaumstoff. Der Resonanzwert und die Energie, die erforderlich war, um die Schraube herauszudrücken, stiegen beide signifikant an, als die Geschwindigkeit von fünf auf fünfundzwanzig Rotationen pro Minute ging, aber auch hier bot eine Erhöhung der Geschwindigkeit auf fünfzig Rotationen pro Minute keinen zusätzlichen Nutzen. Die Forscher stellten fest, dass sich der synthetische Schaumstoff und der natürliche Knochen hinsichtlich der Kraft, die zum Hineindrehen der Schraube benötigt wurde, unterschiedlich verhielten, was darauf hindeutet, dass der Schaumstoff nicht perfekt kopiert, wie echte Knochen auf Geschwindigkeit reagieren. Dieser Unterschied verdeutlicht, dass synthetische Materialien zwar nützlich für kontrollierte Tests sind, aber das komplexe, ratenabhängige Verhalten von lebendem Knochen nicht vollständig replizieren können.
Letztendlich legt die Studie nahe, dass das schnellere Eindrehen des Implantats mit mehr als fünfundzwanzig Rotationen pro Minute keinen zusätzlichen Vorteil in Bezug auf die anfängliche Stabilität bietet. Der größte Gewinn an Haltekraft tritt beim Übergang von einer sehr langsamen zu einer moderaten Geschwindigkeit auf. Noch schneller zu drehen macht das Implantat nicht sicherer, obwohl es den Job in kürzerer Zeit erledigt. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Chirurgen möglicherweise nicht nach höheren Geschwindigkeiten streben müssen, um bessere Ergebnisse zu erzielen, und dass die Wahl von fünfundzwanzig Rotationen pro Minute ein „Sweet Spot“ sein könnte, der Effizienz mit maximaler anfänglicher Stabilität in Einklang bringt.
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