Implantatprothetik

Implantatdesign, Knochenverlust , Platform Switching

Biologische Effekte des Platform Switching

Implantat 11: Fünf Jahre nach prothetischer Versorgung.
Implantat 11: Fünf Jahre nach prothetischer Versorgung.

Die orale Implantologie hat sich in den letzten 25 Jahren als allgemein anerkannte therapeutische Option zur Behandlung des partiellen und vollständigen Zahnverlustes etabliert. Derzeit werden allein in Deutschland jährlich etwa 500.000 Implantate inseriert, eine weitere Zunahme dieser Zahl ist zu erwarten [1]. Damit einhergehend ist allerdings eine Zunahme der Prävalenz pathologischer periimplantärer Prozesse festzustellen, deren Ätiologie und Pathogenese noch nicht vollständig verstanden wird.

Atieh et. al. geben etwa in ihrer 2013 publizierten Meta-Analyse eine Mukositis-Prävalenz bei 30,7 % der untersuchten Implantate und 63,4 % der Probanden an. Nach einer Belastungsdauer der Implantate von mindestens fünf Jahren bis über zehn Jahren (Mittelwert: 8,87 Jahre) lag die Prävalenz der Periimplantitis bei 9,6 % der Implantate bzw. bei 18,8 % der Patienten. Raucher und Patienten mit vorausgegangener Parodontitis wiesen sogar Periimplantitis-Prävalenzen von 36,3 % bzw. 21,1 % auf [2]. Die derzeit verfügbaren Möglichkeiten besonders zur Behandlung fortgeschrittener periimplantärer Erkrankungen sind limitiert. Für den langfristigen Erfolg der Implantattherapie gewinnen dabei neben der unverzichtbaren rechtzeitigen Diagnose und Therapie dieser Erkrankungen weitere Faktoren, wie unter anderem das Implantatdesign an Bedeutung, das unter Umständen zu einer Verbesserung der Stabilität der periimplantären Gewebsstrukturen beitragen kann. Hierzu zählt das konstruktive Prinzip des sogenannten „Platform Switchings“ (PS), das bei einer Reihe von Implantatsystemen zum Einsatz kommt [3].

Osseointegration wurde von Per-Ingvar Brånemark als „direkte strukturelle und funktionale Verbindung zwischen lebendigem Knochen und einem belasteten Implantat“ definiert [4]. Ein funktioneller Faserapparat mit desmodontalen, interradikulären und suprakrestalen Fasern existiert nicht. Während am natürlichen Zahn der Kaudruck durch die desmodontalen Fasern und die im Parodontalspalt vorhandenen Gefäße abgedämpft wird und Druckbelastungen aufgrund der Verlaufsrichtung der Sharpey‘schen Fasern in eine physiologisch günstigere Zugbeanspruchung des Knochens umgewandelt werden [5], findet beim Implantat eine direkte Einleitung des Kaudrucks in den Knochen statt.

Beobachtungen zufolge kann die Anfälligkeit für Knochenresorptionen an Implantaten mit dem Fehlen des Desmodonts zusammenhängen [6]. Weil der kortikale Knochen weniger flexibel ist als die darunterliegende Spongiosa, entstehen besonders bei nicht axialen Belastungen Spannungsspitzen im Bereich des Implantathalses. Es wird angenommen, dass die bei funktioneller Belastung zu beobachtende Knochenresorption Folge dieser Spannungen ist. So gilt bei zweiteiligen Implantaten, die auf Knochenhöhe inseriert werden, ein Knochenrückgang im ersten Jahr von 0,2 - 2 mm und in jedem weiteren Jahr von 0,1 mm als physiologisch [3]. Smith et. al. gaben eine physiologische Knochenresorption von circa 1,5 mm im ersten Jahr unter Belastung und 0,2 mm für jedes weitere Jahr an [7].

Ein weiterer Unterschied sind die hauptsächlich parallel und nur teilweise zirkulär zur Implantatoberfläche verlaufenden Bindegewebsfasern [8]. Im Vergleich bilden die Fasern am natürlichen Zahn ein dreidimensionales Kollagennetzwerk [9]. Das Saumepithel haftet, vergleichbar mit der Situation am natürlichen Zahn, mit Hilfe einer Basallamina und Hemidesmosomen am Implantat beziehungsweise Abutment [10]. Da am Implantat die aus dem Parodontalspalt sprossenden Gefäße fehlen, ist die Versorgung des periimplantären Weichgewebes eingeschränkt [9]. Das periimplantäre Bindegewebe enthält weniger Fibroblasten und mehr Kollagenfasern. Diese Zone ist, ähnlich den Verhältnissen am natürlichen Zahn, circa 1,0 - 1,5 mm lang und liegt unter dem circa 2 mm langen epithelialen Gewebe [11]. Das Saumepithel und die darunterliegende bindegewebige Zone ergeben gemeinsam die biologische Breite. Bei einer experimentell durch dreiwöchiges Aussetzen der Biofilmentfernung initiierten Infektion resultiert eine, gemessen am Gingiva-Index, stärker ausgeprägte Entzündungsreaktion als am natürlichen Zahn [12]. Der Knochen ist für Mikroorganismen und das entzündliche Zellinfiltrat schneller zu erreichen, da die schützende Bindegewebskapsel fehlt [13]. Auch beim Sondieren ist das periimplantäre Gewebe weniger widerstandsfähig [14]. Mikrobewegungen zwischen Implantat und Abutment sind unvermeidbar [15]. Durch die hierbei stattfindende Diffusion in den Mikrospalt gelangen auch pathogene Mikroorganismen in das Innere des Implantates [16].

Aufgrund der unterschiedlichen Gewebsstrukturen führt eine periimplantäre Entzündung zu einem schneller fortschreitenden Knochenabbau als eine Parodontitis [17].

Material und Methoden

Zur Literaturrecherche für diese Übersichtsarbeit wurde eine zentrale Fragestellung formuliert: Welche biologischen Auswirkungen ergeben sich beim Platform Switching an dentalen Implantaten gegenüber dem herkömmlichen Implantatdesign? Die selektierten Artikel wurden nach interner und externer Validität geprüft und nach Homogenität beurteilt.

Die Suche erfolgte im April 2015 in der elektronischen Datenbank PubMed (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed) mit den in Tabelle 1 aufgeführten Schlüsselwörtern. Zusätzlich wurden die Literaturangaben der Lehrbücher von Renvert und Giovannoli [18] und Schwarz und Becker [19] auf weitere geeignete Artikel hin durchgesehen.

  • Tabelle 1: Suchbegriffe
  • Abb. 1: Suchergebnisse.
  • Tabelle 1: Suchbegriffe
  • Abb. 1: Suchergebnisse.

Suchergebnisse

Anhand der elektronischen Suche auf der Internetplattform PubMed mit den erwähnten Schlüsselwörtern wurden 195 Studien gefunden. Nach Anwendung der Ein- und Ausschlusskriterien und Ausschluss der Studien, deren Ergebnisse bereits in eine der einbezogenen Meta- Analysen eingeflossen waren, wurden die Aussagen von insgesamt 10 Studien in dem vorliegenden Review berücksichtigt (Abb. 1).

Studienbeschreibung

Die Meta-Analyse von Chrcanovic et. al. [20] ergab einen signifikanten geringeren Knochenverlust bei Implantaten mit Platform Switching. Es zeigte sich, dass der positive Effekt des Platform Switchings mit zunehmender Beobachtungsdauer anstieg (pro Jahr um 0,18 mm) und bei größerer Durchmesserdifferenz zwischen Implantat und Abutment zunahm. Bei der Implantatverlustrate konnte kein signifikanter Unterschied zwischen den unterschiedlichen Implantatsystemen erkannt werden.

Herekar et al. [21] untersuchten in ihrer Meta-Analyse ebenfalls den marginalen Knochenverlust und fanden einen um 0,34 mm geringeren mittleren Wert bei Implantaten mit Platform Switching. Bei Sofortimplantaten betrug die mittlere Differenz nur 0,13 mm. In dieser Meta-Analyse wurde ebenfalls ein Einfluss der Beobachtungsdauer beobachtet. Die subkrestale Lokalisation der Implantatschulter scheint einen zusätzlichen positiven Effekt zu haben.

Ähnliche Ergebnisse werden in der Meta-Analyse von Strietzel et al. [22] angegeben: Hier lag die mittlere Differenz des Knochenverlustes bei 0,49 mm. Allerdings fand sich nur in 16 von 22 einbezogenen Studien ein statistisch signifikanter Unterschied für diesen Parameter.

In einer weiteren Meta-Analyse auf der Datenbasis von zehn Studien zeigte sich für den periimplantären Knochenverlust eine mittlere Differenz von 0,37 mm. Auch hier wurde eine Abhängigkeit von der Liegedauer der Implantate und der Durchmesserdifferenz von Implantat zum Abutment gesehen. Die Implantatverlustraten unterschieden sich nicht signifikant [23].

Romanos und Javed [24] analysierten in ihrem systematischen Review 15 Studien und bewerteten den Effekt des Platform Switching als fraglich, da sieben der einbezogenen Studien keinen klaren Unterschied bezüglich des krestalen Knochenverlustes beschrieben.

Das systematische Review von Bishti et al. [25] beschreibt die Gewebsreaktion auf verschiedene Abutmentmaterialien und -designs. Nur 12 der insgesamt 23 ausgewerteten Studien berichteten über Platform Switching, davon wurde in acht Studien ein signifikanter Unterschied beim krestalen Knochenverlust gefunden.

Lin et al. [26] berichten in ihrem systematischen Review über den Effekt von sechs unterschiedlichen Modifikationen des Vorgehens bei der Implantation (Implantatposition, Platform Switching, Verfahren ohne Lappenbildung, Knochentransplantation, Sofortversorgung, Bindegewebstransplantation) auf das periimplantäre Weichgewebe. Dabei wurde ein tendenziell positiver Effekt des Platform Switching auf den Erhalt des Weichgewebes verzeichnet.

Weitere Daten zur marginalen Knochenresorption finden sich in der randomisierten klinischen Studie von Guerra et al. [27]. Hier wurden bei 35 Patienten 74 Implantate mit Platform Switching und bei 33 Patienten 72 herkömmliche Implantate inseriert und nach acht Wochen Einheilungszeit für 12 Monate beobachtet. Bei 67,1 % der Implantate mit Platform Switching zeigte sich nach einem Jahr kein radiologischer Knochenverlust, in der Vergleichsgruppe traf dies nur auf 49,2 % der Implantate zu.

In einer weiteren randomisierten klinischen Studie wurde die Entzündungsreaktion an Implantaten mit und ohne Platform Switching anhand des Sulkusfluids untersucht. Nach drei Jahren wurde kein signifikanter Unterschied erkannt. Die Knochenresorption war allerdings bei Implantaten mit Platform Switching reduziert; der Effekt war abhängig vom Unterschied des Durchmessers zwischen Implantat und Abutment [28].

Canullo et. al. [29] untersuchten anhand von Gewebsproben das inflammatorische Zellinfiltrat, die mikrovaskuläre Dichte und die Dichte der Kollagenfasern. Bei allen drei Parametern wurden 48 Monate nach der Implantatinsertion keine signifikanten Unterschiede in Abhängigkeit vom Implantatdesign gefunden.

Diskussion

Der marginale Knochenabbau von 1,5 bis 3 mm im ersten Jahr wird als die biologische Antwort des Körpers auf das enossal in den Kieferknochen inserierte Implantat angesehen [30], um die natürliche biologische Breite wiederherzustellen [31]. Ebenso wird ein begrenzter Knochenabbau von 0,1 bis 0,2 mm jährlich als physiologisch angesehen und daher nicht als Kriterium für einen Misserfolg des Implantates bewertet [24].

Das Phänomen, dass der marginale Knochenabbau bei Implantaten mit einem Aufbau, der im Verhältnis zum Implantat einen kleineren Durchmesser hat, geringer ist, wurde erstmals 1991 per Zufall beobachtet. Daraus wurde ein neues und mittlerweile etabliertes Konzept in der Implantologie, das Konzept des sogenannten „Platform- Switching“ [32]. Der Befund bezüglich des verringerten Knochenverlustes kann als Ergebnis der vorliegenden Literaturanalyse bestätigt werden: In den einbezogenen Publikationen finden sich deutliche Hinweise auf einen statistisch signifikant geringeren durchschnittlichen Knochenverlust von < 0,5 mm in den dargestellten Beobachtungszeiträumen (Abb. 2). Die klinische Relevanz dieser Differenz muss kritisch hinterfragt werden, ein Einfluss auf die Erfolgs- bzw. Überlebensraten der Implantate ist bisher nicht nachweisbar (s. u.).

  • Abb. 2: Implantate mit Platform Switching zum Ersatz der Zähne 13,14,15; Kontrollaufnahme 6 Jahre nach Eingliederung der Suprakonstruktion.
  • Abb. 1: Suchergebnisse.
  • Abb. 2: Implantate mit Platform Switching zum Ersatz der Zähne 13,14,15; Kontrollaufnahme 6 Jahre nach Eingliederung der Suprakonstruktion.
  • Abb. 1: Suchergebnisse.

Es wurden einige Hypothesen aufgestellt, um diesen verringerten Knochenverlust zu erklären.

Der physiologische Knochenumbau erfolgt zum größten Teil im ersten Jahr nach der Belastung und verlangsamt sich beim Erreichen des ersten Gewindeganges [21]. Es wird vermutet, dass der mit den Umbauvorgängen einhergehende Knochenverlust eine Reaktion auf die Belastungen, wie Druckbelastungen oder Scherkräfte, am Implantat ist. Beim Platform Switching-Design wird die mechanische Belastung wohl mehr in das Innere des Implantates verlagert und weniger auf den umliegenden Knochen. Dies führt wohl zu einer reduzierten Resorption des Knochens [29]. Der Effekt wird unterschiedlich beurteilt. Während in den Arbeiten von Maeda et. al. [33] und Tabata et. al. [34] eine signifikante Reduktion der Belastung und Spannungskonzentration im periimplantären Knochen angegeben wird, konnten Canay et. al. [35] keine Unterschiede finden.

Als weiterer Einflussfaktor wird diskutiert, dass der beim Platform Switching etwas vergrößerte Abstand des entzündlichen Infiltrates innerhalb der umgebenden Weichgewebe vom Knochen einen positive Effekt haben könnte [29]. Ebenso könnte sich die axiale Verlagerung und größere Entfernung des immer mikrobiell kontaminierten Mikrospaltes zwischen Implantat und Abutment vom Knochenrand positiv auswirken. Es wurde gezeigt, dass ein periimplantärer Knochenverlust erst nach der Verbindung mit dem Aufbau stattfindet, da zu diesem Zeitpunkt der Eröffnung des Implantats zur Mundhöhle eine unweigerliche Kontamination zwischen den zwei Teilen stattfindet [36]. Der Knochen resorbiert in der Regel, bis er eine ausreichende Distanz zu diesem Kontaminationsort erreicht. Diese Theorie wird in einer Untersuchung bestätigt, bei der Implantate unterschiedlich tief inseriert wurden und daher der Mikrospalt entweder auf Knochenniveau oder im Abstand von 1,8 bzw. 2,8 mm zum Knochenrand lag. Hier zeigten sich bei einem vergrößerten Abstand des Mikrospaltes vom Knochen geringere Entzündungsreaktionen der periimplantären Mukosa, gemessen anhand der Sulkusfließrate, der Sondierungsblutung und der Konzentration von Interleukin-1? und TNF-? [37].

Der Einfluss der regelmäßig vorhandenen Mikrobewegungen zwischen Abutment und Implantat auf das krestale Knochenniveau [38] könnte aufgrund des größeren Abstandes ebenfalls verringert sein.

Wegen der Verlagerung des Mikrospaltes weg vom krestalen Knochen wird der Raum für die Anlagerung von kollagenen Faserstrukturen im Bereich des Abutments vergrößert. Dies kann positive Auswirkung auf das Anhaften einer breiteren und widerstandsfähigeren Weichgewebsmanschette im Sinne einer biologischen Breite haben [29]. Während bei Implantaten, bei denen der Aufbau durchmessergleich zum Implantat ist, zirkulär verlaufende Bindegewebsfasern erst im Bereich der ersten Schraubenwindung bzw. an der Knochenniveaugrenze gefunden werden konnten, wurden diese beim Platform Switching bereits in Verbindungshöhe des Abutments beobachtet [39]. Dicht angeordnete zirkuläre Fasern auf Höhe des Abutmentanschlusses konnten auch in einer aktuellen histologischen Studie bei Implantaten mit Platform Switching nachgewiesen werden. Ein positiver Einfluss auf die Stabilität der Schleimhautmanschette am Implantat wird angenommen [40].

Es scheint eine Korrelation zwischen periimplantärem Knochenabbau und der Weichgewebsdicke zu geben [21]. Wegen der grazileren Gestaltung des Abutments beim Platform Switching besteht ein etwas vergrößerter Raum für das Weichgewebe in Relation zum Nachbarzahn oder -implantat. Daraus ergeben sich Vorteile für den Erhalt stabiler Weichgewebsverhältnisse als Voraussetzung für ein ästhetisches Behandlungsergebnis [41].

Beim Implantieren in frische Extraktionsalveolen tritt ein höherer Knochenabbau sowohl bei Implantaten mit als auch ohne Platform Switching auf [21]. In der Studie von Gilbert et al. [42] wurde allerdings auch bei Sofortimplantaten ein signifikant geringerer Knochenverlust bei Anwendung des Konzeptes des Platform Switching beobachtetet.

In der Zusammensetzung des subgingivalen Biofilmes wurden keine statistisch signifikanten Unterschiede in Abhängigkeit vom Implantatdesign erfasst [43]. Daher kann angenommen werden, dass der reduzierte Hartgewebsverlust eher vom Ausmaß der Durchmesserdifferenz zwischen Implantat und Abutment abhängig ist [27].

Neben dem Implantatdesign hat auch die Art der Befestigung der prothetischen Restauration einen Einfl uss auf die bakterielle Kolonisation im periimplantären Sulkus und im Schraubenkanal im Implantatinneren: Bei Implantaten mit zementierten Suprakonstruktionen fand sich gegenüber solchen mit verschraubten Rekonstruktionen eine höhere Gesamtkeimzahl und eine erhöhtes Auftreten von Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia und Parvimonas micra im Sulkus, während die Keimzahl im Inneren des Implantates reduziert war [44]. Ob sich das Konzept des Platform Switching bei Rauchern und Nichtrauchern unterschiedlich auswirkt, bleibt derzeit unklar [22,45].

Die Stabilität des Knochenniveaus ist eine wesentliche Voraussetzung zum Erhalt des Weichgewebslevels und der interdentalen Papille [46]. Ein Ungleichgewicht zwischen Knochenaufbau und Knochenabbau beeinflusst auch die bindegewebigen Strukturen und damit das ästhetische Resultat [25].

Der Einfluss des Implantatdesigns auf periimplantäre Entzündungen ist unklar. In der Studie von Canullo et. al. [29] wurde nach vier Jahren kein signifikanter Unterschied bezüglich des entzündlichen Zellinfiltrates, der mikrovaskulären Dichte und der Menge und Organisation der Kollagenfasern als Parameter für das Vorliegen einer Entzündung diagnostiziert. In einer anderen Studie wurde als Entzündungsparameter die Konzentration der Matrix- Metalloproteinase-8 im periimplantären Sulkusfluid gemessen. Es wurden keine signifikant unterschiedlichen Messwerte zwischen konventionellen Implantaten, Implantaten mit Platform Switching-Design und den benachbarten Zähnen ermittelt [28].

Obwohl das Konzept des Platform Switching einen stabilisierenden Einfluss auf das periimplantäre Knochenlevel zu haben scheint, welches ein wichtiges Kriterium für die Bewertung eines Implantates als erfolgreich darstellt [47, 48], wurde kein signifikanter Unterschied der Implantaterfolgsraten bei Implantaten mit und ohne Platform Switching beobachtet [22].

Aufgrund der kurzen Beobachtungsdauer in den meisten Studien kann derzeit noch nicht entschieden werden, ob das Platform Switching-Konzept die Implantatverlustrate beeinflusst [20, 23]. Besonders bei einer starken Reduktion des Abutmentdurchmessers im Bereich der Verbindung zum Implantat besteht allerdings unter Umständen die erhöhte Gefahr einer Implantat- oder Abutmentfraktur [21].

Bei der Interpretation der dargestellten Ergebnisse müssen die methodischen Einschränkungen, denen die ausgewählten Studien unterlagen, berücksichtigt werden. Es konnten keine homogenen Patientengruppen zusammengesetzt werden, da klinische und patientenbezogene Faktoren nicht isoliert bewertet werden konnten und dadurch Störfaktoren nicht kontrollierbar waren. In einer Arbeit wurde einschränkend angemerkt, dass die transversale Breite des Kieferknochens als Einflussfaktor auf den radiologisch feststellbaren Knochenverlust oftmals nicht angegeben wurde [24]. Eine Einschränkung in der Aussagekraft der Studien ergibt sich auch durch unterschiedliche, meist kurze Beobachtungszeiträume. Es ist möglich, dass negative Befunde erst später auftreten [28].

Des Weiteren entstand Heterogenität zwischen den Studien aufgrund implantatbezogener Faktoren, beispielsweise unterschiedlicher Drehmomente beim Fixieren der Abutments und aufgrund verschiedener Implantatoberflächen. Auch wurden die Ergebnisse nicht durch standardisierte und qualitativ vergleichbare Röntgenverfahren evaluiert. In der Publikation von Atieh et. al. [23] bewertete nur eine Studie den horizontalen und vertikalen Knochenabbau. Zwischen zweidimensionalen Röntgenbildern sind ebenfalls qualitative Unterschiede möglich. Zur Beurteilung des Knochenniveaus scheinen Bissflügelaufnahmen geeignet [49]. Enkling et. al. [50] analysierten das Knochenlevel anhand von Panoramaschichtaufnahmen, sodass die Messungen ungenau sein könnten. Dies könnte den Hintergrund dafür darstellen, dass in dieser Studie keine signifikanten Unterschiede zwischen Implantaten mit und ohne Platform Switching beobachtet werden konnten.

Fazit

Aus den vorliegenden Studien kann geschlossen werden, dass das Konzept des Platform Switching einen ? allerdings nur geringfügigen ? positiven Einfluss auf den Erhalt des periimplantären Knochens und Weichgewebes hat. Weitere Studien mit längeren Beobachtungszeiträumen und größeren Kohorten unter besser vergleichbaren Bedingungen in Hinblick auf Implantatdesigns und chirurgische Protokolle (z. B. Implantatpositionierung, Heilungszeiten) und Weichgewebsparameter sind erforderlich. Ferner ist der Mechanismus von periimplantären Umbauvorgängen als multifaktorielle Geschehen noch nicht vollständig geklärt. Damit bleibt derzeit weiterhin unklar, ob ein langfristig klinisch relevanter Effekt durch das Platform Switching vorliegt.

Diese Arbeit beruht auf der Bachelor-Arbeit von Frau Schreml, die sie im Rahmen ihres Studiums „Dentalhygiene und Präventionsmanagement“ an der praxisHochschule in Köln verfasst hat.


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Bilder soweit nicht anders deklariert: Prof. Dr. Peter Hahner , Prof. Dr. Georg Gaßmann , Alexandra Schreml


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