Knochenmanagement

Biomaterial-basierte Knochenregeneration unterhalb und Weichgewebsmanagement oberhalb eines dreidimensionalen CAD/CAM gefertigten Titangitters

Eine Alternative zum autologen Knochen und zur lokalen Lappenplastik?

Einbringen des Titangitters.
Einbringen des Titangitters.

Die dreidimensionale Kieferaugmentation stellt als präimplantologische Maßnahme eine chirurgische und biologische Herausforderung dar. Patientenspezifische CAD/CAM-gefertigte Titangitter, die an die individuelle Defektmorphologie angepasst werden können, sind klinisch hochrelevant und werden immer häufiger eingesetzt. Ziel dieses Beitrags ist es, im Rahmen eines klinischen Fallbeispiels die biomaterial-basierte Knochenregeneration unterhalb und das Weichgewebsmanagement oberhalb eines CAD/CAM gefertigten Titangitters als Alternativverfahren zum autologen Knochen und zur herkömmlichen Lappenplastik vorzustellen.

Enossale Implantate sind heutzutage ein integraler Bestandteil der zahnärztlichen Chirurgie. Sie erlauben einen festsitzenden Zahnersatz und in vielen Fällen eine unverzichtbare Lebensqualität für die Patienten. Allerdings bedarf die erfolgreiche Implantation einer gewissen Quantität und Qualität an Knochen als Implantatlager, um eine adäquate Osseointegration und einen langfristigen Erfolg zu gewährleisten. Nach Zahnverlust kommt es aufgrund der fehlenden physiologischen mechanischen Belastung des Knochens zur biologischen Veränderung des Knochenmetabolismus [2]. Dabei finden auf physiologische Weise resorptive Umbauprozesse statt, die zur fortschreitenden Knochenatrophie führen [2]. Diese Knochenatrophie beeinträchtigt nicht nur die Insertion des Implantats, sondern auch die Funktionalität und Ästhetik des Weichgewebes. Deshalb ist es häufig notwendig, eine Knochenaugmentation als präimplantologische Maßnahme durchzuführen, um den atrophen Knochen aufzubauen. Neben dem Zahnverlust erfordern weitere Faktoren, wie Trauma oder Resektionen von gut- oder bösartigen Tumoren in ausgeprägten Knochendefekten, präimplantologisch einen dreidimensionalen Aufbau.

Klassifikation des atrophen Knochens

Eine Klassifikation der Knochenatrophie nach CAWOOD und HOWELL wurde anhand des posterioren Alveolarfortsatzes in sechs Klassen eingeteilt [6]. Die Klasseneinteilung bietet eine Hilfestellung für Kliniker in der Kommunikation, Einschätzung und Therapieplanung des Defektes. Die Klassifikation ist wie folgt:

  • I Bezahnter Kiefer
  • II Unmittelbar nach Extraktion
  • III Abgerundeter Alveolarfortsatz mit adäquater Höhe und Breite
  • IV Scharfkantiger Alveolarfortsatz, adäquate Höhe, aber ungenügende Breite
  • V Abgeflachter Alveolarfortsatz, inadäquate Höhe und Breite
  • VI Total atrophierter Alveolarfortsatz mit Verlust des basalen Kieferknochens

Möglichkeiten der Knochenaugmentation

Je nach Ausprägung des Defektes oder der Atrophie bieten sich unterschiedliche Techniken der Knochenaugmentation an. Bei ausreichender Knochenhöhe wird die laterale Augmentation horizontaler Knochendefekte angewendet, um eine suffiziente Breite des Knochens zu gewinnen. Ein technisch anspruchsvolleres Augmentationsverfahren ist die vertikale Augmentation bei vertikalen Defiziten in der Defektmorphologie. Des Weiteren stellt die dreidimensionale Augmentation, eine Kombination aus der horizontalen und vertikalen Augmentation bei stark atrophierten Knochen eine klinische Herausforderung dar. Bei solchen komplexen Knochendefekten ist die Transplantation körpereigener Knochen, entnommen aus enoralen (Kieferwinkel, Kinn) oder extraoralen (Beckenkamm) Regionen, unbestritten [26]. Aufgrund seiner osteoinduktiven Eigenschaft besitzt der autogene Knochen eine ausgeprägte regenerative Kapazität, die bei der dreidimensionalen Augmentation von Vorteil ist. Dennoch stellt die Knochentransplantation als zusätzliche Wunde an der Entnahmestelle eine erhöhte Belastung und Morbidität für den Patienten dar [29]. Aus diesem Grund sollten der Nutzen und die Risiken dieses Eingriffes vor allem bei alten und morbiden Patienten sorgfältig abgewogen werden, um eine Therapiewahl im Sinne des Patienten zu treffen.

Alternativ zum autogenen Knochen steht eine Reihe an Knochenersatzmaterialien zur Verfügung, die im Rahmen der gesteuerten Knochenregeneration (Guided Bone Regeneration [GBR]) verwendet werden [10]. Dabei entfällt nicht nur die Entnahmestelle, sondern verkürzt sich auch die Operationszeit. Diese Technik umfasst die Anwendung eines Knochenersatzmaterials zur Füllung des knöchernen Defektes in Kombination mit einer Membran, die das Einwachsen von Weichgewebe in den knöchernen Defekt abhalten soll [16]. Seit ihrer Einführung hat sich die GBR-Technik als sinnvoll erwiesen und ist mittlerweile ein etabliertes Routineverfahren. Die am häufigsten verwendeten Knochenersatzmaterialien bei dieser Technik sind die partikulären Knochenersatzmaterialien. Die Vorteile liegen in ihrer Partikelgröße, Mikroporosität und des interpartikulären Raumes, die dem partikulären Knochenersatzmaterial eine schnelle Vaskularisierung und suffiziente Integration in das Empfängergewebe erlauben [13]. Allerdings stoßen die partikulären Knochenersatzmaterialien bei den komplexen dreidimensionalen Augmentationen aufgrund der fehlenden Stabilität an ihre Grenzen.

Techniken der dreidimensionalen Augmentationsverfahren

Ein elementarer Faktor für den langfristigen Erfolg bei der dreidimensionalen Knochenaugmentation ist die mechanische Lagestabilität des Augmentats. Unterschiedliche Techniken und Materialien wurden etabliert, um eine Stabilität der Knochenersatzmaterialien für die dreidimensionale Augmentation zu gewährleisten.

Eine Stabilisierungstechnik ist das Einschrauben von Knochenersatzmaterialien in Blockform. Die Knochenblöcke sind in allogener (humaner), xenogener (tierischer) oder synthetischer Herkunft verfügbar und besitzen eine hohe Form- und Bruchfestigkeit, die das Einschrauben des Materials ermöglicht [20]. Ein Nachteil dieser Technik ist die unpräzise Passgenauigkeit der Blöcke, die durch die Trimmung und Anpassung an die Defektmorphologie durch den Anwender entstehen. Nachteilig ist ferner das relativ hohe Volumen des avaskulären Blocks, der keine interpartikulären Räume besitzt und deshalb nur sehr langsam vaskularisiert und integriert wird. Damit steigt das Risiko des Augmentatverlustes.

Eine weitere Stabilisierungstechnik ist die von Khoury et al. beschriebene Schalentechnik [18]. Diese Technik kombiniert partikuläre Knochenersatzmaterialien mit einer autogenen Kortikalisschale, die in der Regel aus der retromolaren Region gewonnen wird. Die Kortikalisschale wird mittels Schrauben an dem zu augmentierenden Knochen befestigt und bietet eine Stabilität für das partikuläre Knochenersatzmaterial, das in den Spalt eingebracht wird. Diese Technik ist zwar weniger invasiv als die Entnahme eines Knochenblocks, setzt aber trotzdem die Entnahme von patienteneigenem Knochen voraus und stellt deshalb ebenfalls eine Belastung für den Patienten dar. Anders als die autogenen Materialien sind alloplastische, nicht resorbierbare Materialien als Stabilisierungshilfe für die partikulären Knochenersatzmaterialien ohne zusätzliche Patientenbelastung einsetzbar. Der Einsatz von Titan als hoch gewebeverträgliches Material findet auch im Bereich der Stabilisierungsmaterialien Anwendung. Die Entwicklung der titanbasierten Stabilisierungsmittel geht auf die synthetische, titanverstärkte Polytetrafluorethylen (PTFE) Membran zurück [8]. Dieses nicht resorbierbare Material erfüllt eine ausgezeichnete Barrierefunktion, kann durch die Titanverstärkung die Stabilität des darunterliegenden Augments gewährleisten und eine Platzhalterfunktion erfüllen [16]. Allerdings wurden beim Einsatz von PTFE-Membranen vermehrt Dehiszenzen beobachtet [27]. Hinzu kommt, dass die Membran an den Defekt durch den Anwender zugeschnitten und angepasst werden muss und deshalb keine exakte Passgenauigkeit hat.

Ein klinisch gut dokumentiertes Verfahren ist die Anwendung von flexiblen Titangittern. Dabei wird der Defekt mit partikulärem Knochenersatzmaterial gefüllt und durch das Titangitter stabilisiert, das konturiert und an die Defektmorphologie angepasst werden kann. Dadurch gleicht das Titangitter der PTFE-Membran, insbesondere bei der komplexen Defektmorphologie einer techniksensitiven Methode. Obwohl viele Fallberichte erfolgreiche Augmentationen mithilfe der flexiblen Titangitter erreichen konnten, zeigt sie eine hohe Dehiszenzrate von bis zu 80 % [8,1].

Mit der immer stärker implementierten Digitalisierung vieler Prozesse in der Zahnmedizin findet die Technik des CAD/CAM (Computer Aided Design und Computer Aided Manufacturing) immer häufiger Anwendung. Das CAD/CAM-Verfahren ermöglicht eine patientenspezifische Planung und Herstellung von Titangittern, die defektorientiert und passgenau angefertigt werden [25,17]. Im Gegensatz zu konventionellen flexiblen Titangittern besitzen die patientenspezifischen Titangitter eine rigide Struktur und können von außen einwirkenden Kräften standhalten. Die käfigartige Beschaffenheit bietet ausreichend Platz für das partikuläre Knochenersatzmaterial und gewährleistet seine Stabilität, insbesondere in der dreidimensionalen Augmentation. Auch bei den patientenspezifischen CAD/CAM-gefertigten Titangittern werden Dehiszenzen beobachtet. Unabhängig von den verwendeten Biomaterialien zur Knochenaugmentation wurde die Exposition der Titangitter nach der Augmentation als die häufigste Komplikation dieser Technik beschrieben [25]. Ihre Ursache könnte im Lappendesign und der Anpassung des gefüllten Titangitters während der Augmentation liegen.

Untersuchungsgegenstand und Darstellung des verwendeten Verfahrens

Ziel dieses Beitrags ist es, im Rahmen eines klinischen Fallbeispiels die biomaterial-basierte Knochenregeneration unterhalb und das Weichgewebsmanagement oberhalb eines CAD/ CAM-gefertigten Titangitters als Alternativverfahren zum autologen Knochen und zur herkömmlichen Lappenplastik vorzustellen (Abb. 1 bis 12). Sowohl das Knochenersatzmaterial unterhalb als auch die über das Titangitter lokalisierte Kollagenmatrix werden zuvor mit dem patienteneigenen Blutkonzentrat PRF (Platelet Rich Fibrin) aktiviert.

  • Abb. 1: Ausgangssituation: Atropher Knochen in regio 25.
  • Abb. 2: Lappenpräparation: Krestale Inzision mit beidseitiger Entlastung und Präparation des Mukoperiostlappens zur Darstellung des Defektes.
  • Abb. 1: Ausgangssituation: Atropher Knochen in regio 25.
  • Abb. 2: Lappenpräparation: Krestale Inzision mit beidseitiger Entlastung und Präparation des Mukoperiostlappens zur Darstellung des Defektes.

  • Abb. 3: Einbringen des Titangitters: Fixation des beladenen Titangitters (Bio-Oss®, Geistlich Biomaterials) an die optimale Position gemäß der virtuellen Planung.
  • Abb. 4: Biomaterial-basiertes Weichgewebsmanagement: Deckung des Titangitters mit einer Kollagenmatrix (Mucograft®, Geistlich Biomaterials), die mit PRF aktiviert ist.
  • Abb. 3: Einbringen des Titangitters: Fixation des beladenen Titangitters (Bio-Oss®, Geistlich Biomaterials) an die optimale Position gemäß der virtuellen Planung.
  • Abb. 4: Biomaterial-basiertes Weichgewebsmanagement: Deckung des Titangitters mit einer Kollagenmatrix (Mucograft®, Geistlich Biomaterials), die mit PRF aktiviert ist.

  • Abb. 5: PRF als bioaktives Blutkonzentrat: Einbringen einer gepressten PRF-Matrix zur Deckung der Kollagenmatrix. Adaptation des Lappens: Spannungsfreie Adaptation des Lappens mit Einzelknopfnähten ohne Periostschlitzung.
  • Abb. 6: Nach 2 Wochen: Regelrechte Heilung und Verschluss der Wunde unterhalb des Titangitters.
  • Abb. 5: PRF als bioaktives Blutkonzentrat: Einbringen einer gepressten PRF-Matrix zur Deckung der Kollagenmatrix. Adaptation des Lappens: Spannungsfreie Adaptation des Lappens mit Einzelknopfnähten ohne Periostschlitzung.
  • Abb. 6: Nach 2 Wochen: Regelrechte Heilung und Verschluss der Wunde unterhalb des Titangitters.

  • Abb. 7: Nach 2 Monaten: Kompletter Wundverschluss und Regeneration des Weichgewebes unterhalb des Titangitters.
  • Abb. 8: Nach 6 Monaten: Trennung des Titangitters an der Sollbruchstelle und dessen Entfernung.
  • Abb. 7: Nach 2 Monaten: Kompletter Wundverschluss und Regeneration des Weichgewebes unterhalb des Titangitters.
  • Abb. 8: Nach 6 Monaten: Trennung des Titangitters an der Sollbruchstelle und dessen Entfernung.

  • Abb. 9: Direkt nach der Entfernung des Titangitters: Kompletter Wundverschluss des regenerierten Weichgewebes.
  • Abb. 10: Lappenpräparation: Krestale Schnittführung und Darstellung des Knochens.
  • Abb. 9: Direkt nach der Entfernung des Titangitters: Kompletter Wundverschluss des regenerierten Weichgewebes.
  • Abb. 10: Lappenpräparation: Krestale Schnittführung und Darstellung des Knochens.

  • Abb. 11: Implantation: Insertion des Implantats an der optimalen Position gemäß Planung.
  • Abb. 12: Histologie: Die histologische Untersuchung zeigt die Integration des partikulären Biomaterials in der Augmentationsregion. Es bildet sich eine Kombination aus neugebildeten Knochen (*) um die eingebauten Partikel des Knochenersatzmaterials (#) und das gefäßreiche blutführende Bindegewebe.
  • Abb. 11: Implantation: Insertion des Implantats an der optimalen Position gemäß Planung.
  • Abb. 12: Histologie: Die histologische Untersuchung zeigt die Integration des partikulären Biomaterials in der Augmentationsregion. Es bildet sich eine Kombination aus neugebildeten Knochen (*) um die eingebauten Partikel des Knochenersatzmaterials (#) und das gefäßreiche blutführende Bindegewebe.

Im Folgenden wird auf den Workflow des patientenspezifischen CAD/CAM-gefertigten Titangitters, die Grundlagen der erfolgreichen Knochenaugmentation mit den o. g. Gittern, Biomaterialien zur Knochen- und Weichgeweberegeneration, Biologisierung mit PRF sowie die verwendete Operationstechnik eingegangen.

Planung und Herstellung

Die Technologie der CAD/CAM-gefertigten Titangitter (Yxoss, Fa. ReOss, Filderstadt) basiert in der virtuellen Planung auf einem dreidimensionalen Datensatz des Patienten. Die sogenannte „Customized Bone Regeneration“ (CBR) ist eine Augmentationstechnik, bei der durch die digitale Planung eine gezielte Augmentation an der gewünschten Stelle erreicht werden kann, um die Implantate optimal positionieren zu können. Der dreidimensionale Datensatz wird auf der Plattform des Herstellers hochgeladen. Daraufhin wird die Datenanalyse in Bezug auf die Defektmorphologie, die Bestimmung des zu augmentierenden Volumens und die virtuelle Simulation des Augmentats durchgeführt (Abb. 13 bis 15). Anschließend findet die Anpassung des virtuellen Titangitters statt, um die geeignete Kieferkontur zu erreichen. Der Anwender überprüft dann das Gitterdesign und stellt sicher, dass dies den klinischen Anforderungen entspricht. Erst dann wird das Titangitter durch den Anwender zur Herstellung freigegeben. Die Herstellung des Titangitters erfolgt über eine CAD/CAM-basierte Sinterung des Reintitans. Nach Erhalt des Titangitters wird es sterilisiert und kann klinisch eingesetzt werden.

  • Abb. 13: Virtuelle Darstellung des dreidimensionalen Defektes.
  • Abb. 14: Virtuelles Design des Titangitters.
  • Abb. 13: Virtuelle Darstellung des dreidimensionalen Defektes.
  • Abb. 14: Virtuelles Design des Titangitters.

  • Abb. 15: Anpassung des Titangitters an den Defekt im Rahmen der virtuellen Planung.
  • Abb. 15: Anpassung des Titangitters an den Defekt im Rahmen der virtuellen Planung.

Grundlagen für die erfolgreiche dreidimensionale Augmentation mittels Titangitter

  • Dreidimensionale Augmentation mittels Titangitter.

  • Dreidimensionale Augmentation mittels Titangitter.
    © Dr. Dr. Dr. Ghanaati
Die richtige Indikationsstellung und Planung sind die Voraussetzung für eine erfolgreiche Augmentation. Die Verarbeitung und Beladung des Titangitters ist techniksensitiv. Um Komplikationen zu vermeiden, sollten vor allem die folgenden Schlüsselpunkte beachtet werden:

  • Richtige Indikationsstellung
  • Sorgfältige Präparation des Weichgewebes
  • Adäquate Positionierung des Titangitters gemäß der Planung
  • Ausreichende Beladung des Gitters mit dem partikulären Knochenersatzmaterial
  • Vermeidung einer Überfüllung
  • Fixierung des Titangitters und Lage der Schrauben, spannungsfreie Adaptation des Weichgewebes.

Biomaterialien in Kombination mit dem patientenspezifischen Titangitter

Zur Rekonstruktion von ausgedehnten 3D-Defekten wurde bislang eine Mischung aus partikulären Knochenersatzmaterialien und autologen Knochen zur Unterstützung der regenerativen Potenz verwendet. Dies wiederrum setzt die Entnahme von autologen Knochen voraus. Bei dem hier präsentierten Fallbeispiel wurde auf die autologe Entnahme verzichtet und nur mit partikulärem Knochenersatzmaterial, PRF und einer Kollagenmatrix gearbeitet.

Partikuläre Knochenersatzmaterialien

Die partikulären Knochenersatzmaterialien erlauben durch ihre Partikelgrößen und ihren interpartikulären Raum einen Einstrom der osteoinduktiven Zellen aus dem ortständigen Knochen in den zu augmentierenden Defekt [4]. Damit findet die Neo-Osteogenese in dem interpartikulären Raum angrenzend an die Partikel statt. Dieser Vorgang beschleunigt auch die Vitalisierung, d. h. die Vaskularisierung des Materials. Translationale Untersuchungen haben gezeigt, dass die partikulären Knochenersatzmaterialien eine materialspezifische zelluläre Reaktion hervorrufen, die von der Oberflächenbeschaffenheit des Materials und seinen Herstellungsverfahren abhängt [12]. Die zelluläre Reaktion hat einen unmittelbaren Einfluss auf die Degradation des Materials. Eine klinische Splitmouth-Studie hat gezeigt, dass ein xenogenes deproteiniertes Knochenersatzmaterial im Vergleich zu einem synthetischen Knochenersatzmaterial eine eher milde Reaktion hervorruft [13,21]. Der synthetische Knochenersatz induzierte nach sechs Monaten eine Vielzahl an multinukleären Riesenzellen, die zu einer rapiden Degradation führte. Im Gegensatz dazu wurden im Augmentationsbereich des xenogenen Knochenersatzmaterials nur vereinzelt multinukleäre Riesenzellen gefunden. Dabei wurde das Material weniger abgebaut [7]. Es zeigte sich eine Ummauerung der Partikel mit neugebildeten Knochen [13,21]. Deshalb ist die Anwendung eines xenogenen Knochenersatzmaterials in Kombination mit dem Titangitter sinnvoll. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich die partikulären Knochenersatzmaterialien in das Titangitter gut einbringen lassen und sich dem verfügbaren Raum genau anpassen.

Platelet Rich Fibrin (PRF) als autologes Blutkonzentrat

Die PRF ist ein Blutkonzentratsystem, das aus dem patienteneigenen peripheren Blut gewonnen wird. Die Verarbeitung des Blutes erfolgt ohne jegliche Zusätze oder Antikoagulantien [14]. Das periphere Blut wird in speziell dafür entwickelten Röhrchen entnommen und nach bestimmten Protokollen direkt durch den Anwender zentrifugiert. Durch die Zentrifugation werden die für die Regeneration nützlichen Blutbestandteile – Thrombozyten, Leukozyten, Plasmaproteine und Wachstumsfaktoren – konzentriert. Die PRF existiert sowohl in einer flüssigen als auch in einer soliden Form [7]. Entscheidend für die Herstellung sind die verwendeten Entnahmeröhrchen und das angewendete Zentrifugationsprotokoll, d. h. die angewendete Zentrifugalkraft und die Zentrifugationszeit. Die Oberfläche des Entnahmeröhrchens ist entscheidend für die Koagulation. Die Anwendung von speziellen Röhrchen mit einer Plastikoberfläche erlaubt die Herstellung einer flüssigen injizierbaren PRF (i-PRF Röhrchen, Process for PRF™, Nizza, Frankreich; Zentrifugationsprotokoll: 600 rpm für 8 Minuten). Entnahmeröhrchen mit Glasbeschichtung unterstützen die Koagulation. Daher resultiert daraus direkt nach der Zentrifugation eine feste PRF-Matrix mit einem Fibringerüst (A-PRF Röhrchen, Process for PRF™, Nizza, Frankreich; Zentrifugationsprotokoll: 600 rpm für 8 Minuten). Das vor kurzem veröffentlichte Low-Speed Centrifugation Concept (LSCC) hat den Einfluss der angewendeten Zentrifugalkraft auf die Bestandteile der PRF erstmals beschrieben. Dabei konnte gezeigt werden, dass das mit einer niedrigen Zentrifugalkraft hergestellte PRF bei gleicher Zentrifugationszeit eine signifikant höhere Konzentration an Leukozyten, Thrombozyten und Wachstumsfaktoren aufweist als die PRF mit einer hohen Zentrifugalkraft [7,30]. Die Kombination von PRF mit dem partikulären Knochenersatzmaterial ist eine Maßnahme zur Biologisierung des azellulären und avaskulären Knochenersatzmaterials mit körpereigenen hochkonzentrierten Blutbestandteilen. Damit wird der Regenerationsprozess unterstützt.

Kollagenmatrix

Im Rahmen der gesteuerten Knochenregeneration (Guided Bone Regeneration [GBR]) dienen Kollagenmembrane als eine funktionelle Barriere, um das Einwachsen des schnell proliferierenden Weichgewebes in den knöchernen Defekt zu vermeiden. Dabei sollen die kollagen-basierten Biomaterialien langsam in das Gewebe integriert werden, ohne ihre ursprüngliche Struktur zu verlieren. Eine Kollagenmatrix besitzt eine höhere Dicke als eine Kollagenmembran. Ähnlich wie bei den Knochenersatzmaterialien ist die induzierte zelluläre Reaktion für ihre Regenerationskapazität auch bei den Kollagenmembranen und Matrizen entscheidend. Präklinische und klinische Untersuchungen haben gezeigt, dass bestimmte nicht quervernetzte kollagenbasierte Biomaterialien keine Fremdkörperreaktion hervorrufen [15,16]. Wobei andere kollagen-basierte Baumaterialien eher eine Fremdkörperreaktion induzieren, die zu einem frühzeitigen Abbau des Materials führt [3]. Aus diesen Gründen ist die Anwendung eines kollagen-basierten Biomaterials in Kombination mit dem partikulären Knochenersatzmaterial, die keine Fremdkörperreaktion hervorrufen, für die Knochenregeneration unterhalb sowie für das Weichgewebsmanagement oberhalb des Titangitters von entscheidender Bedeutung. Die hier verwendete Kollagenmatrix besteht aus zwei Schichten, eine dünne kompakte Schicht, die die funktionelle Barriere darstellt, und eine dicke poröse Schicht, die ein Gerüst für das Weichgewebe bietet und gleichzeitig die Gingivaverdickung unterstützt. Die Kombination der Kollagenmatrix mit der flüssigen PRF zielt darauf ab, die Matrix mit körpereigenen regenerativen Komponenten zu funktionalisieren. Des Weiteren wird durch die Bestückung der Kollagenmatrix mit der flüssigen PRF die klinische Handhabung verbessert, da das Fibrin der Struktur der Kollagenmatrix mehr Stabilität verleiht und ihre Anwendungs- und Adaptionsmöglichkeiten verbessert.

Biomaterial-basiertes Weichgewebsmanagement oberhalb des Titangitters

Nach einer krestalen Inzision wird ein Mukoperiostlappen präpariert, um den Defekt darzustellen und eine ausreichende Übersicht zu verschaffen (Abb. 2). Das mit Knochenersatzmaterial in Kombination mit PRF beladene Titangitter wird dann an die optimale Position eingebracht und je nach Größe mittels einer oder zwei Schrauben fixiert (Abb. 3). Das Titangitter wird zusätzlich mit der flüssigen PRF beladenen Kollagenmatrix abgedeckt (Abb. 4). Die Kollagenmatrix kann noch optional mit einer oder mehreren soliden PRF-Matrizen abgedeckt werden (Abb. 5). Eine Periostschlitzung wird zu keinem Zeitpunkt durchgeführt. Es folgt eine Adaptation der beidseitig gebildeten Mukoperiostlappen und ihre Fixierung mit spannungsfreien Einzelknopfnähten. Eine offene Einheilung ohne Spannung auf die gebildeten Lappen wird abgewartet.

Diskussion und Ergebnisse

Die dreidimensionale Augmentation im Kieferbereich ist eine klinische Herausforderung. Häufig wird ein großer Defekt mit einem autologen Knochenblock transplantiert, da die GBR-Technik mit partikulären Biomaterialien aufgrund mangelnder Stabilität der partikulären Bestandteile begrenzt ist.

Die Etablierung der digitalen 3D-Planung und die Optimierung des digitalen Workflows ermöglichen heute für den Anwender eine exakte Erfassung des erforderlichen Augmentationsvolumens, um genau an der anatomischen Lokalisation zu augmentieren, wo der Knochen benötigt wird. Somit ist es möglich, die Implantate optimal zu positionieren. Die Anwendung des patientenspezifischen Titangitters führt zu einer signifikanten Verkürzung der Operationszeit im Vergleich zum konventionellen Titangitter [28]. Die Kombination des Titangitters mit dem partikulären Knochenersatzmaterial und die Blutkonzentrat-PRF ohne jegliche autologe Knochenentnahme verkürzt nicht nur die Operationszeit, sondern reduziert auch die Patientenbelastung.

Bisher wurde in der Literatur vor allem von Patientenfällen berichtet, bei denen die Augmentation mittels des patientenspezifischen Titangitters in Kombination mit autologen Knochen oder mit einem Gemisch aus autologen Knochenspänen mit partikulären Knochenersatzmaterial durchgeführt wurde [25]. Wie anhand des präsentierten Falls gezeigt werden konnte, ist es jedoch möglich, dreidimensionale Defekte auch ohne Transplantation eines autologen Knochens zu rekonstruieren. Hierfür wurden durch die Anwendung eines bioaktiven Blutkonzentrats (PRF) die angewendeten Biomaterialien mit den patienteneigenen Wachstumsfaktoren und Zellen biologisiert. PRF ist in der Lage eine Reihe an Wachstumsfaktoren freizusetzen, die für die Regeneration von Knochen und Weichgewebe essentiell sind [7,30]. Zu nennen sind vor allem Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF), Epidermal Growth Factor (EGF) und Platelet-Derived Growth Factor (PDGF). VEGF unterstützt die Neoangiogenese und somit die Vaskularisierung des Augmentats [24]. EGF ist vor allem für die Epithelialisierung wichtig und fördert deshalb den Wundverschluss [11]. PDGF ist ein wichtiger Wachstumsfaktor in der initialen Phase der Knochenregeneration [9].

Neben der in den meisten Fällen erfolgreichen Knochenregeneration gestaltet sich das Weichgewebemanagement bei der Anwendung des Titangitters in vielen Fällen als komplikationsbehaftet. Die am meisten beschriebene Komplikation bei dieser Technik ist die Exposition des Titangitters. Eine klinische Studie hat die Anwendung des patientenspezifischen Titangitters bei 17 Patienten untersucht. Die Dehiszenzrate betrug bei dieser Studie 33 % der eingesetzten Titangitter [25]. In einigen Fallberichten wurde ebenfalls vermehrt von der Exposition des Titangitters berichtet. Allerdings war es in keinem der untersuchten Fälle notwendig, das Augmentat zu entfernen [23]. Dies zeigt deutlich, dass die Anwendung dieser Technologie aufgrund der rapiden Vaskularisation und Integration des partikulären Knochens eine erhebliche Entlastung für den Behandler darstellt.

Um eine effiziente Knochenheilung unter dem Titangitter erzielen zu können, muss eine Überfüllung vermieden werden. Durch eine Überfüllung des Gitters wird die Reposition intraoral erschwert, was zur unpräzisen Adaptation des Gitters und zu einer unnötigen Erhöhung des zu augmentierenden Volumens führt. Deshalb sollte das Titangitter vor der Bestückung mit Knochenersatzmaterial intraoral anprobiert werden, um die optimale Position ohne Manipulation bestimmen zu können. Das Titangitter selbst besitzt eine Eigendicke. Dies muss bei der Bestückung mit Knochenersatzmaterialien sowie beim Versuch eines primären Verschlusses oberhalb des Titangitters beachtet werden. Idealerweise sollte der Rand des Gitters freibleiben, damit dieser den äußeren Rand des Defekts gemäß der virtuellen Planung umfassen kann.

Viele Autoren berichten von einer modifizierten Schnittführung bei der Lappenpräparation, bei der die Inzisionsstelle nach vestibulär verlagert wird, sodass die im Falle einer Dehiszenz das Titangitter nicht exponiert wird [23]. Des Weiteren soll die ausreichende Mobilisation des Lappens mittels Periostschlitzung das Mittel der Wahl für eine spannungsfreie Adaptation des Lappens sein [22,23]. Allerdings beobachtet man selbst bei der Einhaltung dieser beschriebenen Maßnahmen weiterhin Wunddehiszenzen, die zur Exposition des Titangitters führen. Zu beachten ist außerdem, dass, trotz der intraoperativ scheinbar spannungsfreien Adaptation des Lappens, die Grenzfläche der gebildeten Lappen während der Wundheilung den einwirkenden Kräften der perioralen und Kaumuskulatur ausgesetzt sind. Diese wirken während der täglichen Phonation und Mastikation und bilden eine zusätzliche Belastung für den gebildeten Lappen oberhalb des Titangitters.

Als Komplikationsmanagement wurden Techniken vorgeschlagen wie die Verwendung eines freien Schleimhauttransplantats aus dem harten Gaumen [29] oder die Applikation einer gepressten PRF-Matrix [5] zur Deckung der Dehiszenzstelle. Trotzdem wurden nach der Durchführung dieser Maßnahmen erneute Dehiszenzen beobachtet. Interessanterweise wurde das Einwachsen des Weichgewebes aber unterhalb des Titangitters beobachtet. Diese Beobachtungen zeigen, dass es für das Weichgewebe scheinbar ab einem bestimmten „überphysiologischen“ Augmentationsvolumen nicht möglich ist, oberhalb des Titangitters zu wachsen. Das Weichgewebe folgt dann dem physiologischen Heilungsweg und siedelt sich unterhalb des Gitters an. Deshalb kann höchstwahrscheinlich davon ausgegangen werden, dass eine Exposition des Titangitters ab einem bestimmten Augmentationsvolumen vorprogrammiert ist. In diesem Fall könnte es sinnvoller sein, diese Komplikation exspektativ zu vermeiden, indem man nicht darauf abzielt, den Lappen so zu adaptieren, um eine primäre Wundheilung zu erreichen. Stattdessen folgt man dem Konzept der offenen Einheilung und zieht die hier präsentierte Technik eines „Biomaterial-basierten“ Weichgewebsmanagements in Betracht. Die biomaterial-basierte Regeneration kann durch die Wahl des geeigneten Biomaterials und seine Unterstützung durch das körpereigene PRF erreicht werden. Dabei findet durch die bioaktive Wachstumsfaktorfreisetzung eine beschleunigte Integration der Kollagenmatrix in das Augmentationsgebiet statt, was zum Wundverschluss führt. Durch die Anwendung der PRF-beladenen Kollagenmatrix kann zudem eine Art Gingivaverdickung zum Zeitpunkt der Augmentation erreicht werden. Vorteil des biomaterial- basierten Weichgewebsmanagements als ein relativ minimalinvasives Verfahren, ist die Vermeidung der Lappenmobilisation und somit Minimierung der Gefahr einer Nervverletzung gerade bei einem stark atrophierten Kiefer. Zusätzlich wird eine Abflachung des Vestibulums umgangen, die bei der konventionellen Lappenmobilisation häufig auftritt. Weitere klinische Studien werden den Vergleich dieser Technik zur konventionellen Lappenpräparation bei größeren Patientenanzahlen untersuchen, um gegebenenfalls die mögliche Überlegenheit dieses Verfahrens nachzuweisen.

Fazit

Die Etablierung des patientenspezifischen CAD/CAM-gefertigten Titangitters eröffnet neue Wege für klinisch relevante Versorgungsalternativen. Die Komplikationen des Titangitters vor allem seiner Exposition sind gut beherrschbar. Durch die exakte Passung des geplanten Titangitters, die Anwendung von partikulären Knochenersatzmaterialien, die sich schnell in der Empfängerregion integrieren und die rigide Struktur des Gitters, welches eine ausreichende Stabilität gewährleistet, wird eine Biomaterial-basierte dreidimensionale Augmentation ermöglicht. Wie anhand des präsentierten Falls gezeigt, erlaubt die Anwendung des Titangitters in Kombination mit den geeigneten Biomaterialien eine Regeneration komplexer Defekte ohne die Anwendung von autologen Knochen. Trotz Exposition des Titangitters findet das Weichgewebe seinen Weg unterhalb des Gitters und führt in den meisten Fällen zum Wundverschluss und zu einer erfolgreichen Knochenregeneration. Deshalb wird die hier präsentierte Technik des biomaterial- basierten Weichgewebsmanagements als eine relevante relativ minimal-invasive Alternative zur herkömmlichen Lappenplastik vorgestellt, um absehbare Gitterexposition exspektativ zu steuern.

Weitere Autoren:

Sarah Al-Maawi, Dr. Jonas Lorenz,
Prof. Dr. Dr. Robert Sader

Universitätsklinikum der Goethe-Universität Frankfurt am Main, Klinik für Mund-, Kiefer- und Plastische Gesichtschirurgie

Dr. Torsten Conrad
Heinrichstrasse 10 · 55411 Bingen am Rhein

Prof. Dr. Ralf Rössler
University for digital technologies in medicine & dentistry (Luxemburg)

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Näheres zum Autor des Fachbeitrages: Prof. Dr. Dr. Dr. Shahram Ghanaati


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