骨量が大幅に減少した患者を対象としたカスタムピエゾ活性骨切り術を用いた狭小インプラントの設計とex vivoでの特性評価

Design and ex vivo characterization of narrow implants with custom piezo-activated osteotomy for patients with substantial bone loss.

• Holger Wirz
• Stefan Teufelhart
• Christine McBeth
• Robert Gyurko
• Serge Dibart
• Alexis Sauer-Budge

抄録

目的:

骨補綴は、インプラント埋入の遅延や追加手術によるリスクを増大させます。歯槽骨量の減少に対応したインプラントシステムが求められています。ピエゾトームと特注設計のチタン製ミニインプラントを使用して、歯を失った患者や顎の骨が狭い患者のニーズに対応するため、非円筒形の歯科用インプラントシステムを設計、製造、試験すること。

OBJECTIVE: Bone augmentation delays implant placement and increases risks due to additional surgeries. Implant systems compatible with reduced alveolar bone volume are required. To design, manufacture, and test a non-cylindrical dental implant system using piezotomes and custom-designed matching titanium mini-implants to address the needs of patients with missing teeth and narrow jawbone.

材料および方法:

4.6mm×2.1mmの長方形の断面を持つテーパー型のミニインプラントは、狭い歯槽隆起に対応できる寸法で機械加工されました。インプラントの性能は、静的および疲労サイクル30°圧縮試験の両方で試験されました。また、インプラントの全体的な台形の形態に合わせて、テーパーのついた長方形の切削工具を設計しました。これらの新しい工具は、市販の圧電オステオトームと互換性があるように設計されています。工具は有限要素解析を用いて最適化され、それに応じて製造され、歯周外科チームが豚肋骨モデルで使用し、装置の実用性と使いやすさをモニターしました。

MATERIALS AND METHODS: Tapered mini-implants with a rectangular cross-section (4.6 mm × 2.1 mm) were machined with dimensions that could accommodate narrow alveolar ridges. The performance of the implants were tested in both static and fatigue cycle 30° compression tests. Tapered, rectangular cutting tools that matched the overall trapezoidal morphology of the implant were also designed. These novel tools were engineered to be compatible with commercially available piezoelectric osteotomes. Tools were optimized using finite element analysis and were manufactured accordingly and were used by a periodontal surgery team in a pork rib bone model to monitor utility of the device and ease of use.

結果:

インプラントは、標準的な円筒形デザインの同径ミニインプラントと比較して、 インプラントの曲げ剛性が大きいため、長方形の設計により、完全な咬合荷重を得ることができます。30°圧縮疲労試験では、340Nで試験したインプラントは、5Mサイクル後のカ プランマイヤー生存曲線に示されているように、5Mサイクル後も破損することはありませんでした。有限要素解析により、荒加工および仕上げ工具の機能最適化が可能となりました。ポークリブモデルでは、これらのツールはインプラントの寸法に合致した台形の穴あけに成功しました。

RESULTS: The rectangular design of the implant allows for a full occlusal load due to the larger implant flexural rigidity compared to a similar diameter mini-implant with a standard cylindrical design. During 30° compression fatigue tests, the implant tested at 340 N did not fail after 5M cycles as shown in Kaplan-Meier survival curves. Finite element analysis allowed for functional optimization of the roughing and finishing tools. In the pork rib model, these tools successfully cut trapezoidal holes that matched the dimensions of the implant.

結論:

このインプラントシステムは、優れた曲げ剛性を持ち、患者の骨補綴の必要性を回避できるミニインプラントシステムの実現可能性を実証した。

CONCLUSIONS: The implant system here demonstrates the feasibility of a mini-implant system that has superior flexural rigidity and potentially circumvents the need for patient bone augmentation.

© 2019 The Authors. Clinical and Experimental Dental Research published by John Wiley & Sons Ltd.