Osseointegration: Paano Talaga Kumakapit ang Buto sa Titanium Implant

Ang salita ay likha ng grupo ni Per-Ingvar Brånemark sa Gothenburg, na ang sampung-taong ulat tungkol sa osseointegrated na implant sa walang-ngiping panga ay lumabas noong 1977, at binigyan ito ng operational na depinisyon sa papel nina Adell at mga kasamahan noong 1981: matibay, direkta at pangmatagalang koneksyon sa pagitan ng buhay na buto at ng hugis-screw na titanium fixture, na walang malambot na tissue sa pagitan. Tatlong kondisyon ang ikinabit — maingat na teknik sa surgery, mahabang panahon ng paggaling, at wastong pamamahagi ng puwersa kapag gumagana na. Apatnapu't limang taon ng pananaliksik ang nagpino sa bawat sugnay ng pangungusap na iyon nang hindi binabaligtad ang alinman.

Noong 2001, pinaghiwalay nina Albrektsson at Johansson ang tatlong salitang pinaghahalo pa rin sa mga usapan ng pasyente. Ang osteoinduction ay ang pagtawag sa mga batang cell at pag-udyok sa mga ito na maging bone-forming cell; ito ang nagpapatakbo ng karamihan ng paggaling ng bali. Ang osteoconduction ay ang paglaki ng buto sa haba ng isang surface, na siyang pinapayagan ng titanium implant at hindi ng copper, silver o bone cement. Ang osseointegration ay ang matatag na pagkakakapit na nagreresulta mula sa direktang kontak ng buto at implant. Sa mga panga, ito lamang ang paraan ng pagkakakapit na may mahabang rekord ng mataas na success rate; kung kasinghalaga ito para sa hip replacement ay, ayon sa kanila, pinagtatalunan pa rin.

Ang pinakakawili-wiling rebisyon ay mula mismo kay Albrektsson noong 2019, kasama si Wennerberg. Ang kanilang narrative review ay nangangatwiran na ang oral implant ay, sa biology, isang banyagang katawan, at ang osseointegration ay pinakamainam na unawain bilang proteksiyong tugon ng tissue dito: kung sapat ang stability, nabubuo ang buto sa paligid ng titanium para ikubli ito mula sa katawan. Mahalaga ang muling pagbabalangkas na iyon dahil hinuhulaan nito ang nakikita natin sa klinika — na dinamiko ang pagkakakapit, na pinapanatili ito ng patuloy na remodeling, at na maaari itong mawala kung magulo ang balanse sa pagitan ng implant at ng tissue sa paligid nito. Ipinapaliwanag din nito kung bakit naging pinaka-pinag-aralang variable sa larangan ang surface ng implant.

Ang pinakamalinaw na paglalarawan ng proseso ay ang papel ni Davies noong 2003, na hinahati ang paggaling sa tatlong yugto. Una, osteoconduction: lumilipat ang mga bone-forming cell sa surface ng implant sa pamamagitan ng natitira sa blood clot, isang prosesong pinapatakbo ng platelet activation sa surface mismo. Pangalawa, de novo bone formation: naglalatag ang mga cell na iyon ng mineralized matrix nang direkta sa implant, katumbas ng cement line sa natural na buto, na siyang nagbubunga ng contact osteogenesis at, sa angkop na surface, ng tunay na pagkakakapit ng buto. Pangatlo, remodeling, na mas mabagal at nagpapatuloy habambuhay ng implant. Ang pangunahing punto ni Davies ay ang pinakamahahalagang hakbang sa unang dalawang yugto ay malalim na naiimpluwensyahan ng mikroskopikong texture ng surface ng implant.

Pinanood nina Berglundh, Abrahamsson, Lang at Lindhe na mangyari ito noong 2003 gamit ang isang implant na may sinadyang hinukay na thread chamber, na inilagay sa dalawampung asong Labrador at sinuri mula dalawang oras hanggang labindalawang linggo. Napuno muna ng clot ang walang lamang chamber, pagkatapos ay ng granulation tissue, pagkatapos ay ng pansamantalang matrix. Nagsimula ang pagbuo ng buto sa unang linggo, at — ito ang natuklasang ipinapaliwanag ko sa bawat pasyenteng nagtatanong kung bakit kailangan nilang mag-ingat sa mga unang linggo — sa pagitan ng una at ikalawang linggo, ang butong direktang nakadikit sa thread pitch, ang butong nagbigay sa implant ng paunang mekanikal na kapit, ay sinipsip at pinalitan ng bagong buong buto. Nanatiling clinically stable ang mga implant sa buong panahon, pero sa maikling panahon ang kanilang stability ay hiniram mula sa bagong butong itinatayo pa lamang.

Ang timeline sa tao ay direktang sinukat nina Lang at mga kasamahan noong 2011. Maliliit na titanium device ang inilagay sa likod ng huling molar ng 49 boluntaryo at kinuha kasama ang core ng nakapalibot na tissue pagkalipas ng 7, 14, 28 o 42 araw. Nagsimula ang bagong pagbuo ng buto sa unang linggo sa mga trabecular na rehiyon at patuloy na tumaas. Ang bahagi ng surface na direktang nakadikit sa bagong buto ay 12.2% sa dalawang linggo at 32.4% sa apat na linggo sa karaniwang sandblasted, acid-etched na surface, at 14.8% at 48.3% sa chemically modified na hydrophilic na bersyon ng parehong surface. Sa ika-42 araw, nagtagpo ang dalawa sa 61.6% at 61.5%. Kaya ang anim na linggo ay tunay na biological milestone at hindi lamang kaugalian, at ang bentahe ng hydrophilic na surface ay usapin ng bilis sa unang buwan at hindi ng panghuling resulta.

Ang papel ni Meredith noong 1998 ang nagbigay sa larangan ng bokabularyong ginagamit pa rin nito. Ang primary stability ay mekanikal: nagmumula ito sa pagkakalapat ng implant at ng buto sa sandali ng paglalagay, at nakadepende sa kalidad ng buto, dami ng buto, disenyo ng implant at teknik sa surgery. Ang secondary stability ay biological: ito ang stability na idinadagdag ng pagbuo at remodeling ng buto sa interface. Sa pagitan ng dalawa ay ang pagbabang ipinakita ng mga aso ni Berglundh, kapag sinisipsip ang mekanikal na kapit nang mas mabilis kaysa sa pagtatayo ng biological na pagkakakapit. Inilarawan din ni Meredith ang resonance frequency analysis — ang maliit na transducer na nagpapa-vibrate sa implant at nag-uulat ng implant stability quotient — at itinatag ito ng 2008 review nina Sennerby at Meredith sa Periodontology 2000 bilang karaniwang hindi mapaminsalang paraan ng pagsunod sa curve na iyon.

Kung kaya ng implant na magdala ng puwersa habang bumababa ang stability ay nakadepende sa kung gaano ito gumagalaw. Nirebyu nina Szmukler-Moncler at mga kasamahan ang eksperimental na literatura noong 1998 at nakarating sa konklusyong bumaligtad sa orihinal na patakarang tatlo-hanggang-anim-na-buwan: ang maagang loading sa sarili nito ay hindi natagpuang nakakapinsala sa osseointegration. Tanging ang sobrang micromotion sa interface ang direktang nasangkot sa fibrous encapsulation — ang balot ng scar tissue na siyang histological na depinisyon ng failure. Hindi zero ang threshold na kinakaya. Nasa pagitan ito ng 50 at 150 micron. Sa ibaba nito, nabubuo ang buto; sa itaas nito, nabubuo ang scar; at ang buong sining ng immediate loading ay ang pagpapanatili ng bawat implant sa tamang panig ng linyang iyon habang gumagaling.

Ang clinical na katumbas ng threshold na iyon ay ang insertion torque. Ang randomized na pag-aaral ni Ottoni ng 46 single implant noong 2005 ay nag-restore ng isang implant sa bawat pasyente ng provisional crown sa loob ng 24 oras at iniwan ang isa pa para gumaling nang kumbensyonal. Sampu sa mga agad na na-restore na implant ang nabigo, at siyam sa sampung iyon ay inilagay sa pinakamababang insertion torque na 20 Ncm. Bumaba ang relative risk ng failure ng humigit-kumulang 20% sa bawat karagdagang 9.8 Ncm ng torque. Kaya sinusukat ang insertion torque sa bawat implant na inilalagay ko, at kaya ang isang reading na mas mababa sa threshold ko ay agad na ginagawang two-stage na plano ang same-day na ngipin. Ang provisional ang madaling bahagi; ang numero ang nagpapasya kung ligtas ito.

Ang 2009 systematic review nina Wennerberg at Albrektsson ang reference point para sa texture ng surface. Sa 1,184 publikasyong natukoy, 1,064 ang kinailangang itapon dahil hindi talaga nila sinukat ang tugon ng buto sa isang characterized na surface, na nag-iwan ng 100 papel. Malinaw na ipinakita ng mga iyon na naiimpluwensyahan ng topography ng surface ang tugon ng buto sa antas ng micrometer, na ang mga katamtamang magaspang na surface — average na kagaspangan na humigit-kumulang isa hanggang dalawang micron — ay nagbubunga ng mas matibay na tugon ng buto kaysa sa mas makinis o mas magaspang sa ilang pag-aaral. Natuklasan din nila na karamihan ng mga papel ay hindi sapat ang paglalarawan sa kanilang surface, na ang surface na tinawag na magaspang sa isang pag-aaral ay tinawag na makinis sa iba, at na kailangang gawing pamantayan ang mga paraan ng pagsukat. Ang 2017 na kasaysayan ni Buser ng larangan ay nagpapasalamat sa paglipat sa mga katamtamang magaspang na surface bilang pagbabagong nagbigay-daan sa maaga at agarang loading protocol.

Lampas sa microroughness, mabilis na manipis ang ebidensya, at sulit na maging tiyak kung saan. Ang 2019 review nina Albrektsson at Wennerberg ay nagtatapos na ang isotropic, katamtamang magaspang na surface ay nagpakita ng mas mahusay na clinical na resulta kaysa sa bahagyang magaspang o napakagaspang na surface na ginamit dati, pero walang clinical na ebidensyang sumusuporta sa anumang partikular na nanoscale pattern, na posible pero hindi pa napatutunayan ang benepisyo mula sa chemistry ng surface, at na ang mga hydrophilic na surface ay may nakahihikayat na datos sa hayop nang walang clinical na patunay ng mas mahusay na resulta. Ang 2018 review ni Rupp ay nakarating sa katulad na lugar: ang mga hydrophilic na surface ay malinaw na nagpapabuti ng maagang kontak sa dugo at paggaling ng sugat, pero ang isang surface na dinisenyo para sa iisang tissue interface na may mahuhulaang selectivity ay, sa kanilang mga salita, malayo pa rin. Ang 2016 survey nina Smeets at mga kasamahan sa mga surface modification ay isang patas na katalogo ng mga sinusubukan — laser ablation, crystalline deposition, protein at growth-factor coating — at isang tapat na salaysay kung gaano karami nito ang eksperimental pa rin.

Kaya kapag inilarawan ng brochure ng manufacturer ang isang surface bilang bioactive, o nanostructured, o nagpapabilis ng integration, binabasa ko ito laban sa dalawang review na iyon. Ang katamtamang magaspang na textured na surface ay sinusuportahan ng mga dekada ng clinical na resulta. Maaaring totoo ang mga pagpipino sa ibabaw nito, at iminumungkahi ng datos ni Lang sa tao na binibili nga ng hydrophilic na bersyon ang bilis sa unang buwan, pero wala pang nagpapakita na mas kaunti ang nawawalang implant ng pasyente dahil sa mga ito. Pumipili ako ng implant system batay sa dokumentadong bahagi at itinuturing ang natitira bilang posibleng bonus. Ipinapaliwanag ng pahina ng mga materyales kung aling mga sistema ang ginagamit namin at bakit.

Ang pagsasama-sama ng biology ay nagbibigay ng pagkakasunod-sunod sa halip na iisang oras ng paggaling. Araw isa hanggang pito: clot, pagkatapos ay pansamantalang matrix, na may unang bagong butong lumilitaw na sa spongy na buto. Linggo isa hanggang dalawa: nagsisimulang masipsip at mapalitan ang hiniram na mekanikal na kapit, na siyang bintanang pinakamahalaga ang paggalaw. Linggo apat hanggang anim: mabilis na umaakyat ang kontak ng buto at implant, halos dumodoble sa mga boluntaryo ni Lang sa pagitan ng ika-14 at ika-42 araw. Lampas sa anim na linggo: nagpapatuloy ang remodeling sa loob ng maraming taon, at pinapanatili ang interface ng parehong turnover na nagpapanatili sa bawat ibang buto sa katawan.

Ang protocol na pinipili ko para sa isang partikular na implant ay sumusunod sa curve na iyon. Ang isang implant na may mataas na insertion torque, sa siksik na buto, mahigpit na nakakabit sa iba sa buong arch, ay kayang magdala ng provisional mula sa unang araw dahil nananatili sa ilalim ng threshold ang micromotion nito — iyon ang biology sa likod ng same-day na ngipin, at kaya ang desisyon ay ginagawa sa surgery na hawak ang torque wrench sa halip na sa konsultasyon. Ang isang single implant sa malambot na buto ng itaas na panga, o isang inilagay sa grafted na bahagi, ay iniiwang walang load sa panahon ng pagbaba at nire-restore kapag nakumpirma na ang secondary stability. Wala sa dalawa ang mas mahusay na protocol; sila ang tamang protocol para sa magkaibang interface.

Ang bahagi mo sa unang anim na linggo ay mekanikal, hindi medikal. Walang pagnguya sa provisional na inilagay sa labas ng kagat, walang pag-usisa sa bahagi gamit ang dila o toothbrush na masyadong masigasig, at walang paninigarilyo, na sumisira sa daloy ng dugong pinagbabatayan ng buong proseso. Ginagawa ng gabay sa kung ano ang kakainin na menu ang lahat ng iyon. Kung may parang lumuwag sa bintanang iyon, ito ay tawag sa telepono sa araw ding iyon, dahil ang implant na gumagalaw sa panahon ng pagbaba ang iisang sitwasyong nagpapalala sa resulta ang paghihintay.

Hindi pangkalahatang tinatanggap ang pagtingin sa osseointegration bilang tugon sa banyagang katawan, at inilista ito ng 2017 review ni Buser kasama ng mga buhay na kontrobersya ng larangan, katabi ng debate kung paano dapat bigyang-kahulugan ang peri-implantitis. Kung tama si Albrektsson, ang ilang marginal bone loss sa paligid ng mga implant ay isang immune equilibrium sa halip na impeksyon, na magbabago kung paano natin binibigyang-kahulugan ang X-ray. Ang tanong na iyon ay inaayos ngayon sa laboratoryo at inaasahan kong huhubog ito sa clinical guidance sa loob ng dekada.

Ang praktikal na puwang ay mas mahusay na paraan para makita ang secondary stability bago ito subukin ng kagat. Kapaki-pakinabang ang resonance frequency analysis pero magaspang. Ang trabaho sa mga peri-implant biomarker, sa ultrasound imaging ng interface, at sa mga surface treatment na nagpapaikli ng pagbaba — kasama ang ultraviolet photofunctionalization na tinatalakay ko sa review ng pananaliksik sa hinaharap — ay nakatuon mismo sa bintanang iyon. Hangga't hindi ito hinog, ang insertion torque at oras ang nananatiling dalawang instrumentong pinagkakatiwalaan ko, at ang long-term na datos ng survival ang ebidensyang, kung gagamitin nang maingat, sapat ang mga ito.