Effect of metal sleeve integration on implant placement accuracy using additively manufactured tooth-supported surgical guides: an in vitro study

Wanneer een tandarts een ontbrekende tand moet vervangen met een kunstmatige wortel, rust het proces op precisie. Het doel is om een schroefachtige implantat in de kaak te plaatsen onder een specifieke hoek en diepte, perfect uitgelijnd met de beet van de patiënt. Om dit te bereiken, gebruiken veel chirurgen een digitaal plan dat op een computer is gemaakt, dat vervolgens naar de mond van de patiënt wordt overgebracht met behulp van een op maat gemaakte mal, of geleider. Deze geleider past over de overgebleven tanden en heeft gaatjes die de boor precies naar de plek leiden waar de computer dat aangeeft. Jarenlang was de standaardmethode om deze geleiders te maken het printen van een plastic mal en het invoegen van kleine, stijve metalen buisjes in de gaatjes. Deze metalen buisjes fungeren als een duurzaam kanaal voor de boor, wat theoretisch voorkomt dat het plastic slijt of dat de boor gaat wankelen. Het toevoegen van deze metalen onderdelen maakt de geleider echter duurder, moeilijker te produceren en soms lastiger te plaatsen in nauwe ruimtes in de mond. Dit roept een praktische vraag op voor de tandheelkundige wereld: is de metalen buis eigenlijk noodzakelijk om de boor op koers te houden, of kan een geleider die volledig van geprint plastic is gemaakt net zo goed werken?

Onderzoekers aan de Universidad Europea de Madrid gingen deze vraag beantwoorden door de twee ontwerpen zij aan zij te testen in een gecontroleerde laboratoriumsetting. Ze hebben geen menselijke patiënten gebruikt voor dit experiment. In plaats daarvan maakten ze tweeëndertig identieke harsmodellen van een menselijk bovenkaak, waarbij telkens één tand aan de achterzijde ontbrak. Deze modellen waren gemaakt op basis van een digitale scan van een echte mond van een patiënt, waardoor elk testproces met exact dezelfde anatomische vorm begon. Het team verdeelde deze modellen in twee groepen. In de eerste groep werden chirurgische geleiders gebruikt die volledig waren geprint van een speciale biocompatibele kunststof, waarbij de boorgaten direct door de printer werden gevormd. In de tweede groep werden geleiders gebruikt die er identiek uitzagen, maar inclusief de traditionele metalen buisjes die in het plastic waren ingevoegd. Beide sets geleiders waren ontworpen vanuit hetzelfde computerplan en vervaardigd met dezelfde hoogwaardige 3D-printtechnologie.

Het experiment verliep met een enkele chirurg die tandimplantaten in alle tweeëndertig modellen plaatste. De chirurg volgde voor elk model exact dezelfde stappen, waarbij de geleider werd gebruikt om de boor te sturen en vervolgens een standaard implantaat werd geplaatst. Zodra de implantaten op hun plaats waren, scanden de onderzoekers de modellen opnieuw om te zien waar de implantaten precies terechtkwamen in vergelijking met waar het computerplan had aangegeven. Ze maten het verschil op drie manieren: hoe ver de bovenkant van het implantaat horizontaal afweek van de geplande plek, hoe ver het verticaal afweek, en hoeveel de hoek van het implantaat afweek van het plan.

De resultaten toonden aan dat de metalen buisjes geen meetbaar voordeel boden in nauwkeurigheid. De geleiders die volledig van kunststof waren gemaakt, presteerden net zo goed als de geleiders met metalen manchetten. Wanneer men keek naar de horizontale positie van de implantaten, hadden de kunststofgeleiders een mediaan afwijking van 0,36 millimeter, terwijl de geleiders met metalen manchetten een mediaan afwijking van 0,28 millimeter hadden. Dit kleine verschil was niet statistisch significant, wat betekent dat het door toeval had kunnen gebeuren. Ook voor de verticale positie weken de kunststofgeleiders met een mediaan van 0,53 millimeter af, terwijl de geleiders met metalen manchetten een mediaan van 0,63 millimeter hadden; een verschil dat eveneens niet significant was. Zelfs de hoek van het implantaat, wat vaak het moeilijkste deel is om te controleren, vertoonde geen echt verschil tussen de twee groepen; de kunststofgeleiders weken gemiddeld 8 graden af van het plan, terwijl de geleiders met metalen manchetten 10 graden afweken, een gat dat de onderzoekers als niet betekenisvol bepaalden.

Deze bevindingen suggerieken dat de stijve metalen buis niet de enige manier is om een boor op koers te houden. De studie geeft aan dat een goed ontworpen kunststof geleider, vervaardigd met moderne 3D-printtechnologie, dezelfde nauwkeurigheid kan bereiken als de traditionele met metaal versterkte versie. Dit betekent niet dat metalen buisjes nutteloos zijn of dat ze nooit nodig zullen zijn, maar het laat zien dat voor dit specifieke type tandondersteunde geleider het metalen onderdeel de uiteindelijke uitkomst niet significant verbetert. De onderzoekers merkten op dat beide typen geleiders nog steeds kleine fouten vertoonden, wat te verwachten is omdat het proces uit veel stappen bestaat, van de initiële computerscan tot het uiteindelijke boren, en elke stap een kleine hoeveelheid onzekerheid toevoegt. Echter, het feit dat de kunststofgeleiders overeenkwamen met de metalen exemplaren, suggereert dat tandartsen hun workflow kunnen vereenvoudigen en kosten kunnen verlagen door geleiders zonder metalen manchetten te gebruiken, mits zij strikte planning- en productieprotocollen volgen.

Het is belangrijk om te onthouden dat dit onderzoek plaatsvond in een laboratorium op harsmodellen, en niet in levende menselijke monden. De onderzoekers controleerden voor variabelen zoals speeksel, botdichtheid en patiëntbewegingen, wat factoren zijn die in de echte chirurgie aanwezig zijn. Daarom gelden de resultaten, hoewel ze veelbelovend zijn, specifiek voor de geteste omstandigheden. De studie bevestigt dat onder deze gecontroleerde omstandigheden de metalen manchet de nauwkeurigheid van de plaatsing van het implantaat niet verandert. Voor nu kan de keuze tussen een kunststof geleider en een geleider met metalen manchetten afhangen van andere factoren, zoals de beschikbare ruimte in de mond van een patiënt of de specifieke apparatuur die een kliniek gebruikt, in plaats van een gegarandeerd verschil in hoe nauwkeurig het implantaat wordt geplaatst. Het werk biedt een duidelijk, op gegevens gebaseerd alternatief voor de langdurig gehanteerde aanname dat metaal altijd vereist is voor precisie bij geleide tandheelkundige chirurgie.