Osseointegrasyon Nedir? Osseointegre Titanyum İmplantlar ve Osseointegrasyon
ÖZET
Osseointegrasyon, canlı kemik dokusu ile yükleme altındaki implant yüzeyi arasında direkt yapısal ve işlevsel bağlantı olarak tanımlanmaktadır. Bu kavram ortaya atıldığında kemik ile saf titanyum implant arasındaki kimyasal bir bağlantı da kastedilmişti. Ancak, ultrastrüktürel çalışmalar, kimyasal bağlantının olmadığını, osseointegre implant arayüzü incelendiğinde sadece arada fibrotik dokular olmaksızın görünen kemik temasının mevcudiyetini ortaya koymuştur. Günümüzde saf titanyum implantlar ile kemik arasında ultrastrüktürel seviyede glikoproteinlerden oluşan bir amorf tabakanın varlığı kabul edilmektedir.
Anahtar sözcükler: diş impantları, osseointegrasyon, ultrastrüktür, glikoprotein
ABSTRACT
Osseintegration is defined as the direct structral and functional connection between ordered living bone and a load bearing implant. A chemical bond between bone and the pure titanium was also addressed when the term was presented. Infact, ultrastructral studies proved absence of the chemical bond but the bone – implant contact witout the presence of interfacing fibrotic tissues. Today, the presence of a amorph layer consisted with glycoproteins at the ultrastructral level between pure titanium implants and bone, is accepted.
Key words: dental implants, osseointegration, ultrastructure, glycoproteins
Günümüzde, kemikiçi oral implant uygulamalarının ana hedefi osseointegre implantlar ve bunlardan destek alan implant-üstü protezler ile her türlü dişsizliğin rehabilitasyonudur. Osseointegrasyon kavramı Branemark ve ark.(9) tarafından ‘yaşayan kemik dokusu ile titanyum implant arasında, ışık mikroskobu düzeyinde büyütme ile gözlenen direkt temas’ olarak tanımlamışlardır. Aynı araştırıcılar daha sonra bu olguyu ‘canlı kemik dokusu ile yükleme altındaki implant yüzeyi aradsında direkt yapısal ve işlevsel bağlantı’ tanımı ile pekiştirmişlerdir (10).
Herhangi bir kemikiçi implantasyon prosedüründe osseointegrasyon hali: 1- canlı kemik dokusu 2- bu dokunun özelliklerinin hasas cerrahi işlem ve uygun yükleme ile korunduğu takdirde devamlılığını sağlayarak başarılı olabilir.
Ne kadar dikkatli çalışılırsa çalışılsın implant yuvasının hazırlandığı kemik çevresinde bir miktar alanın nekroze olması kaçınılmazdır. Nekrotik sahanın genişliği cerrahi işlem sırasında açığa çıkan ısıdan kaynaklanabildiği gibi, kemik içerisinde bölgeden bölgeye farklılık gösteren damarlanma gibi ek faktörlere de bağlıdır (26). Kemik nekroza karşı üç şekilde cevap verir:
1- Fibröz doku oluşumu.
2- Reperasyon olmadan sökestr oluşumu
3- Yeni kemik oluşumu
Kemik ve fibröz doku tiplerinin her ikisi de bağ dokusuna aittirler. Aşırı travma durumunda (kaynağı fiziksel, kimyasal vs.) kemik bir kısım fibröz doku ile birlikte iyileşecektir. Eğer revaskülarizyon yeterli olmaz ise nekrotize olarak iyileşme görülmez. Ölü kemik kalıntısı ölü bir ağaç dalının yük taşımasına benzer şekilde bir miktar yüklere direnç gösterir. Nekrotik kemik yanlızca birtakım yerel faktörler yerine getirildiğinde tekrar kemikleşir.
Bir implantın etrafında kemik iyileşmesi sağlamak ne kadar zor ise, aynı implantın etrafında fibröz doku bağlantısı sağlamak o denli kolaydır. Bu mekanizmanın sebeplerini kemik dokusunun fibröz dokuya göre özelleşmiş (diferansiye) olmasında aramalıyız (20).
Uygun kemik cevabı implantasyondan sonra konak bölgede yüklere karşı dereceli bir fonksiyonel (işlevsel) uyumluk içerisinden remodelasyon ile elde edilir.
Kemik cevabındaki ilk aşama başlangıçta implantı çevreleyen cansız dokuların telafisidir.
Nekrotik implant korteksinin kemik onarımı:
1- Yeterli sayıda hücrenin varlığa
2- Bu hücrelerin yeterli şekilde beslenmesi
3- Kemik onarımı için yeterli stimulusun bulunmasına bağlıdır (1).
Cerrahi safada açığa çıkan ısı başarısızlığın ilk sebebidir. Eriksson ve ark.(15), Richard osseosentez plaklarının yerleştirilmesinde vidaya 0,5 mm mesafede soğutma altında 89˚C’lik ortalama değerler saptadılar. Bu araştırma, kemikiçi cerrahi uygulamaları sırasında ısının ne denli arttığını göstermesi bakımından ilginçtir. Eriksson ve Albrektsson (14) tavşan tibiasında 1 dk süre ile :
50˚C de 4 haftada disintegrasyon
47˚C de periimplant kemik mitarında önemli kayıp
44˚C de kemikleşmede önemli bir azalma olmadığını göstermişlerdir.
Yapılan diğer araştırmalar da , canlı kemik dokusunu bir dakika süre ile 43°C ısıdan yukarısına tabi tutmanın kemik hücrelerinin denatüre olması için kritik nokta olduğunu ortaya koymuştur (13,16). Bu araştırmalar ışığında, Albrektsson (1), kemik kavitesi hazırlanırken maksimum hızın dakikada 2000 devir olması gerektiğini bildirmiştir. Buna karşın Babbush ve ark (7), dıştan soğutmalı frez sistemlerinde en fazla 500 devir/dakika, içten soğutmalı sistemlerde ise 1500-1600 devir/dakika hız ile çakışılması gerektiğini bildirmişlerdir.
Osseointegrasyonun sağlanması için konak faktörlerinde uygunluğu gereklidir. Örneğin romatoid artrit gibi bazı hastalıklarda ossifikasyon düşüktür. Hagert ve ark.(17), parmak implantlarının osteoartritli vakalarda romatoid artritli vakalara göre daha başarılı olduğunu göstermiştir. Ancak çene kemiklerinde bu yönde bir bilgimiz yoktur.
Yumuşak kallus dönemi hareketlilikten bağımsız bir süreçtir (22). İmplant iyileşmesinde uzun süren implant hareketliliğinin hücre diferansiasyon sürecini olumsuz etkilediği deneysel olarak kanıtlanmıştır (2,23,24,27). İmplant hareketliliği ve yetersiz cerrahi teknik periimplanter fibröz doku oluşumunun etken faktörleridir.
İmplanta aşırı gelen yüklerde osseointegrasyonda bozulma olmadığı; Branemark, yaptığı çalışmalarda osseointegre implanta 100 kg kuvvet uygulayarak söktüğünde kemik kırılması ile implantın çıktığını bu rağmen yüzeyde osseointegrasyonun devam ettiğini gösterdi (8). Ek olarak literatürdeki implant ve üst yapısına ait kurallar göz önünde tutulunca; aşırı yüklemenin erken dönemde ani bir disintegrasyona yol açmayacağını, ancak uzun dönemde etkili olabileceği düşünebiliriz.
Al2O3 paslanmaz çelik vs. gibi birçok materyal ile başlangıçta osseointegrasyonu elde etmek mümkündür (3). Önemli olan yüklenecek bu materyallerin fiziko-kimyasal yapısal özelliklerini devam ettirmeleridir. Örneğin vitalyum ve paslanmaz çelik vücut sıvıları ile temas halinde olması durumunda koroziftir.
Albrektsson ve ark. (4) ticari saf (Commercially Pure) bir kaç yüz Angström kalınlığında proteoglikan bir tabaka ile çevrili olduğunu göstermiştir. 316 L paslanmaz çelikte ise bunun bir kaç bin Angström olduğu görülmüştür. Dolayısıyla proteoglikan yabakanın kalınlığı malzemenin doku dostluğu ile ters orantılıdır.
Bazı araştırıcılar, implant yüzeyindeki 1 mm den daha ufak çukurlukların yabancı proteinleri tutmasına, ama savunma hücrelerinin geçişine izin vermeyeceği (locus minoris resistance) için uzun dönemde osseointegrasyonun kaybına sebep olacağını düşünmektedirler. Bu sava dayanarak, cilalı yüzey saf titanyum implantların kullanımını önermektedirler. Ancak, günümüzde yüzey pürüzlülüğü yapılmış veya farklı kaplama tiplerine sahip saf titanyum veya alaşımlarından mamül implantların da başarılı oldukları bilinmektedir.
Titanyum oksit yüzeyi implant için koruyucu bir tabakadır. Tantalum, nobium gibi metallerinde vücutta titanyum gibi kabul gördüklerini biliyoruz ancak bu alanda uzun döneme ait bilimsel verileri olan ve en iyi dökümante edilmiş metal, titanyumdur.
KEMİK İLE TİTANYUM İMPLANTIN ARA YÜZÜNÜN İNCE YAPISI
1970‘lerde Branemark osseointegrasyonu tanımladığında kemik ile implant arasında olan direkt kimyasal bir bağlanmayı da kastetmişti. Fakat ultrastrüktürel çalışmalar, kimyasal bağlantının olmadığını, osseointegrasyonda sadece arada fibrotik dokular olmaksızın görünen kemik temasının olduğunu ortaya koymuştur. Skriptz (25), travmatize kemik yüzeylerine direkt bitiştirdiği cilalı ve yüzeyel işlenmiş titanyum plakaların 4 hafta sonunda uyguladığı çekme kuvveti ile ayırmış, plakalar üzerinde ayrılmadan kalan kemik parçacıklarını ve çekme kuvvetini göz önünde bulundurarak titanyum ile kemik arasında kimyasal kabul edilmesi gereken bir bağ oluştuğunu söylemiştir. Bu deneyde bioinert kabul edilen titanyum materyalinin, bioaktif maddelere has karakterleri de taşıyabileceğini göstermiştir.
Albrektsson ve ark.(3), SEM ve TEM de inceledikleri oblik kesitlerde temas yüzeyinde bir kaç yüz angström kalınlığında proteoglikan tabaka saptamışlardır. Albrektsson ve ark.(6), titanyum yüzeyli plastik implantlarda TEM ve SEM ile:
- temas yüzeyinden 1 ile 3 mm uzaklıkta kolajen demetleri.
- Yüzeye yakınlaşan kolajenleri titanyumdan en az 200 angström kalınlığında proteoglikan tabakanın ayırdığı
- Proteoglikan tabakanın kısmen kalsifiye olduğu ve bu kalsifiye dokuların titanyum yüzeyinde devamlılık gösterdiği (rezolüsyon 30 – 50 angström)
- Osteoblast – osteosit ve uzantılarının titanyum yüzeyden proteoglikan tabakası il eayrıldığını saptamışlardır.
Clokie ve ark.(11), implant ile temasta olan kemik ara yüzeyini elektron transmisyon mikroskopisi ile incelemiş: 1. İmplant ile direkt temasta olan amorf madde tespit edilmiştir. Bu madde özellikle kemikteki yivlerin tepe noktalarında yoğunlaşmaktadır. Bu tabakanın derinlerinde dekalsifikasyondan arta kalmış elektrondan yoğun madde ile birlikte olan dekalsifiye koljen fibrillerler görülmüştür. 2. İmplanta bitişik durumda ve kalsifiye olmadığından ötürü elektrondan yoğun maddeyi içermeyen akalsifiye kolajen fibriller görülmüştür. Bu tabaka daha düzensiz dağılım gösteren diğer tabakalarla karşılaştırıldığında implant yüzeyine paralel bir konumlanma sergilediği göze çarpmıştır. 3. İlkel kolajen tabakasının altında "lamina-limitans" a benzer elektrondan yoğun yapı vardır. Bu tabaka dekalsiye kemik ile akalsifiye kolajen fibrilleri birbirinden ayırmaktadır. Bu madde bazı bölgelerde implant yüzeyinde rasgele yerleşmiş olarak bulunurken diğer bölgelerde direkt olarak amorf tabakanın altına yerleşmişti.
Clokie, Albrektsson'un glikoprotein tabaka olarak tanımladığı bölgeye "amorf madde" adını vermiş ve Albrektsson'un bu tabakanın kısmen kalsifiye olduğu görüşünün aksine amorf maddede elektrondan yoğun dekalsifiye kolajen fibriller bulunduğunu ileri sürmüştür.
Hayvan deneylerinde, Hure ve ark.(18), ultrastrüktürel yapıya ait olarak: 10 mm luk kesitlerde, implantların lameler kemik ile çevrelenmiş olduklarını, periostal ve endosteal kısımlara yakın oluşan yeni kemikteki osteonların eski kemiktekilere göre daha geniş oldukları saptanmıştır.
Klinger ve ark.(19), osseointegrasyonun ultrastrüktürel yapısını inceleyen çalışmalarda, kolajenden yoksun bir proteoglikan tabakanın çeşitli araştırıcılar tarafından saptandığını, ancak bu bulgunun inceleme metodlarının yetersizliğinden kaynaklanan suni bir yapı olabileceği üzerinde durularak, biolojik bilgilere dayanılarak konu teorik olarak izah edilmeye çalışılmıştır. Klinger ve arkadaşlarının ortaya koyduğu modele göre: titanyum yüzeyler yara iyileşmesinin bir komponenti olan hylorünan degradasyonunu hızlandırarak osseointegrasyonu hızlandırmaktadır.
Cooper L.F. ve ark.(12), in-vitro hücre kültürünün osseointegrasyonu modellelemek üzere kullanılamayacağını zira substrat içindeki hücre oluşumu ile vücuttakinin farklı olduğunu belirmiştir.
Masuda ve ark.(21), amorf glikoprotein tabakasının implant yüzeyi ile yeni kemik oluşumu işleminde arasında kilit rolü oynadığını söylemiştir.
Özet olarak, günümüzde cilalı saf titanyum implantların kemik dokusu ile olan ultrastrüktürel düzeydeki ilişkisi gelişmiş metodlar ile incelenmesine karşın, kullanılan yöntemlerdeki bir takım yetersizlikler sebebi ile, implant-kemik hücreleri arayüzünde glikoproteinlerden oluşan bir amorf tabaknın varlığı kabul edilmekle birlikte; bu tabakaya ait daha detaylı bilgiler edinebilmek için inceleme teknolojilerinin gelişmesi ihtiyacı vardır. Ultrastrüktürel yapıya ait bilgiler geliştikçe, integrasyonun mekanizması daha iyi anlaşılacağından, implantların yüzey özelliklerinde uygun koşullar yaratılarak daha iyi bir integrasyon olanağı ve disintegrasyon prosesinin olası sebepleri daha iyi anlaşılacaktır.
KAYNAKLAR:
1- Albrektsson . Bone tissue response. In P-I Branemark, GA Zarb, T
Albrektsson (eds) Tissue-Integrated Prostheses. Chicago; Quintessence Pub. Co. Inc. 1985:130.
2- Albrektsson T. Direct bone anchorage of dental implants. J Prosthet Dent 1983:50:255.
3- Albrektsson T et al. Osseointegrated titanium implants. Requirements for ensuring a long-lasting direct bone-to-implant anchorage in man. Acta Orthop Scand 1981:52:155.
4- Albrektsson T et al. The interface zone of inorganic implant in vivo. Titanium implants in bone. Ann Biomed Eng 1983:11:1.
5- Albrektsson ve ark. (1981 Achta Orthop Scan) Albrektsson T, Hansson HA, Ivarsson B. A comparative study of the interface zone between bone and various implant materials. In Biomaterials ’84 Transactions Second World Congress on Biomaterials 1984:7:84.
6- Albrektsson ve ark (1982 Adv Biomatr) Albrektsson T et al. Ultrastructural analysis of the interface zone of titanium and gold implants. Adv Biomater 1982:4:167-177.
7- Babbush CA, Kirsh A, Mentag PJ, Hill B. Intramobile cylinder (IMZ) two-stage osseointegrated implant system with the intamobile element (IME): Part I. Its rationale and procedure for use. Int J Oral Maxillofac Implants 1987:2:203-216.
8- Branemark P-I. Et al. Intraosseous anchorage of dental prostheses. Experimental studies. Scand J Plast Reconstr Surg 1969:3:81.
9-Branemark P-I. et al. Tissue-Integrated Prostheses. JOMS Vol 42, N 8, 1984.
10- Branemark P-I. Introduction to osseointegration. In P-I Branemark, GA Zarb, T
Albrektsson (eds) Tissue-Integrated Prostheses. Chicago; Quintessence Pub. Co. Inc. 1985.
11- Clokie, Cameron et al. Int J Oral Maxillofac Implants 1995:10:155
12- Cooper LF, Masuda TT, Yliheikkilva PK, Felton DA. Generalisations regarding the process and phenomenon of osseointegration. Part II. In vitro studies. Int J Oral Maxillofac Implants 1998:14:163-174.
13- D’Hoedt B, Ney TH, Mohlmann H, Luckenbach A. The use of an infrared technique to measure temperature during bone preparation for dental implants. J Dent Implant 1987:3:123-130.
14- Eriksson RA, Albrektsson T. Temperature threshold levels for heat-induced bone tissue injury. J Prosthet Dent 1983:50:101.
15- Eriksson RA, Albrektsson T, Albrektsson B. Temperature measurements at drilling in cortical bone in vivo. Acta Orthop Scand 1985.
16- Eriksson RA, Adell R. Temperatures during drilling for the placement of implants using the osseointegration technique. J Oral Maxillofac Surg 1986:44:4.
17- Hagert CG et al. Osseointegrated implants for metacarpophalangeal joint prostheses 1985. İn Albrektsson . Bone tissue response. P-I Branemark, GA Zarb, T Albrektsson (eds) Tissue-Integrated Prostheses. Chicago; Quintessence Pub. Co. Inc. 1985.
18- Hure G, Donath K, Lesourd M, Chappard D, Michel-Felix B. Does titanium surface treatment influence the bone-implant interface? SEM and histomorphometry in a6-month sheep study. Int J Oral Maxillofac Implants 1996:11:506-511.
19- Klinger MM, Rahemtulla F, Prince CW, Lucas LC, Lemons JE. Proteoglycans at the bone-implant interface. Crit Rev Oral Biol Med 1998:9:449-463.
20- Knese KH. Stützgewebe und Skelettsystem. ın W.Bargman and KH Knese (eds) Handbuch der microskopischen anatomie des Meschen. Vol 2, Part 5. Berlin; Springer-Verlag; 1979.
21- Masuda TT, Yliheikkilva PK, Felton DA, Cooper LF. Generalisations regarding the process and phenomenon of osseointegration. Part I. In vivo studies. Int J Oral Maxillofac Implants 1998:14:17-29.
22- McKibbin B. The biology of fracture healing in long bones. J Bone Joint Surg 1978:60:150.
23- Pilliar RM et al. Radiographic and morphologic studies of load bearing porous-surfaced structured implants. Clin Orthop 1981:156:249.
24- Schatzker JG, Horne JG, Sumner-Smith G. The effects of movement on the holding power of screws in bone. Clin Orthop 1975:111:257.
25- Skriptz R, Aspenberg P. Tensile bond between bone and titanium: a reappraisal of osseointegration. Acta Orthop Scand 1998:69:315-319.
26- Tönderold E, Eliassen P. Blood flow rates in canine cortical and cancellous bone measured with Tc-labelled human albumin microspheres. Acta Orthop Scand 1982:53:7.
27- Uhthoff K. Mechanical factors influencing the holding power of screws in compact bone. J Bone Joint Surg 1973:55:633.
Osseointegrasyon, canlı kemik dokusu ile yükleme altındaki implant yüzeyi arasında direkt yapısal ve işlevsel bağlantı olarak tanımlanmaktadır. Bu kavram ortaya atıldığında kemik ile saf titanyum implant arasındaki kimyasal bir bağlantı da kastedilmişti. Ancak, ultrastrüktürel çalışmalar, kimyasal bağlantının olmadığını, osseointegre implant arayüzü incelendiğinde sadece arada fibrotik dokular olmaksızın görünen kemik temasının mevcudiyetini ortaya koymuştur. Günümüzde saf titanyum implantlar ile kemik arasında ultrastrüktürel seviyede glikoproteinlerden oluşan bir amorf tabakanın varlığı kabul edilmektedir.
Anahtar sözcükler: diş impantları, osseointegrasyon, ultrastrüktür, glikoprotein
ABSTRACT
Osseintegration is defined as the direct structral and functional connection between ordered living bone and a load bearing implant. A chemical bond between bone and the pure titanium was also addressed when the term was presented. Infact, ultrastructral studies proved absence of the chemical bond but the bone – implant contact witout the presence of interfacing fibrotic tissues. Today, the presence of a amorph layer consisted with glycoproteins at the ultrastructral level between pure titanium implants and bone, is accepted.
Key words: dental implants, osseointegration, ultrastructure, glycoproteins
Günümüzde, kemikiçi oral implant uygulamalarının ana hedefi osseointegre implantlar ve bunlardan destek alan implant-üstü protezler ile her türlü dişsizliğin rehabilitasyonudur. Osseointegrasyon kavramı Branemark ve ark.(9) tarafından ‘yaşayan kemik dokusu ile titanyum implant arasında, ışık mikroskobu düzeyinde büyütme ile gözlenen direkt temas’ olarak tanımlamışlardır. Aynı araştırıcılar daha sonra bu olguyu ‘canlı kemik dokusu ile yükleme altındaki implant yüzeyi aradsında direkt yapısal ve işlevsel bağlantı’ tanımı ile pekiştirmişlerdir (10).
Herhangi bir kemikiçi implantasyon prosedüründe osseointegrasyon hali: 1- canlı kemik dokusu 2- bu dokunun özelliklerinin hasas cerrahi işlem ve uygun yükleme ile korunduğu takdirde devamlılığını sağlayarak başarılı olabilir.
Ne kadar dikkatli çalışılırsa çalışılsın implant yuvasının hazırlandığı kemik çevresinde bir miktar alanın nekroze olması kaçınılmazdır. Nekrotik sahanın genişliği cerrahi işlem sırasında açığa çıkan ısıdan kaynaklanabildiği gibi, kemik içerisinde bölgeden bölgeye farklılık gösteren damarlanma gibi ek faktörlere de bağlıdır (26). Kemik nekroza karşı üç şekilde cevap verir:
1- Fibröz doku oluşumu.
2- Reperasyon olmadan sökestr oluşumu
3- Yeni kemik oluşumu
Kemik ve fibröz doku tiplerinin her ikisi de bağ dokusuna aittirler. Aşırı travma durumunda (kaynağı fiziksel, kimyasal vs.) kemik bir kısım fibröz doku ile birlikte iyileşecektir. Eğer revaskülarizyon yeterli olmaz ise nekrotize olarak iyileşme görülmez. Ölü kemik kalıntısı ölü bir ağaç dalının yük taşımasına benzer şekilde bir miktar yüklere direnç gösterir. Nekrotik kemik yanlızca birtakım yerel faktörler yerine getirildiğinde tekrar kemikleşir.
Bir implantın etrafında kemik iyileşmesi sağlamak ne kadar zor ise, aynı implantın etrafında fibröz doku bağlantısı sağlamak o denli kolaydır. Bu mekanizmanın sebeplerini kemik dokusunun fibröz dokuya göre özelleşmiş (diferansiye) olmasında aramalıyız (20).
Uygun kemik cevabı implantasyondan sonra konak bölgede yüklere karşı dereceli bir fonksiyonel (işlevsel) uyumluk içerisinden remodelasyon ile elde edilir.
Kemik cevabındaki ilk aşama başlangıçta implantı çevreleyen cansız dokuların telafisidir.
Nekrotik implant korteksinin kemik onarımı:
1- Yeterli sayıda hücrenin varlığa
2- Bu hücrelerin yeterli şekilde beslenmesi
3- Kemik onarımı için yeterli stimulusun bulunmasına bağlıdır (1).
Cerrahi safada açığa çıkan ısı başarısızlığın ilk sebebidir. Eriksson ve ark.(15), Richard osseosentez plaklarının yerleştirilmesinde vidaya 0,5 mm mesafede soğutma altında 89˚C’lik ortalama değerler saptadılar. Bu araştırma, kemikiçi cerrahi uygulamaları sırasında ısının ne denli arttığını göstermesi bakımından ilginçtir. Eriksson ve Albrektsson (14) tavşan tibiasında 1 dk süre ile :
50˚C de 4 haftada disintegrasyon
47˚C de periimplant kemik mitarında önemli kayıp
44˚C de kemikleşmede önemli bir azalma olmadığını göstermişlerdir.
Yapılan diğer araştırmalar da , canlı kemik dokusunu bir dakika süre ile 43°C ısıdan yukarısına tabi tutmanın kemik hücrelerinin denatüre olması için kritik nokta olduğunu ortaya koymuştur (13,16). Bu araştırmalar ışığında, Albrektsson (1), kemik kavitesi hazırlanırken maksimum hızın dakikada 2000 devir olması gerektiğini bildirmiştir. Buna karşın Babbush ve ark (7), dıştan soğutmalı frez sistemlerinde en fazla 500 devir/dakika, içten soğutmalı sistemlerde ise 1500-1600 devir/dakika hız ile çakışılması gerektiğini bildirmişlerdir.
Osseointegrasyonun sağlanması için konak faktörlerinde uygunluğu gereklidir. Örneğin romatoid artrit gibi bazı hastalıklarda ossifikasyon düşüktür. Hagert ve ark.(17), parmak implantlarının osteoartritli vakalarda romatoid artritli vakalara göre daha başarılı olduğunu göstermiştir. Ancak çene kemiklerinde bu yönde bir bilgimiz yoktur.
Yumuşak kallus dönemi hareketlilikten bağımsız bir süreçtir (22). İmplant iyileşmesinde uzun süren implant hareketliliğinin hücre diferansiasyon sürecini olumsuz etkilediği deneysel olarak kanıtlanmıştır (2,23,24,27). İmplant hareketliliği ve yetersiz cerrahi teknik periimplanter fibröz doku oluşumunun etken faktörleridir.
İmplanta aşırı gelen yüklerde osseointegrasyonda bozulma olmadığı; Branemark, yaptığı çalışmalarda osseointegre implanta 100 kg kuvvet uygulayarak söktüğünde kemik kırılması ile implantın çıktığını bu rağmen yüzeyde osseointegrasyonun devam ettiğini gösterdi (8). Ek olarak literatürdeki implant ve üst yapısına ait kurallar göz önünde tutulunca; aşırı yüklemenin erken dönemde ani bir disintegrasyona yol açmayacağını, ancak uzun dönemde etkili olabileceği düşünebiliriz.
Al2O3 paslanmaz çelik vs. gibi birçok materyal ile başlangıçta osseointegrasyonu elde etmek mümkündür (3). Önemli olan yüklenecek bu materyallerin fiziko-kimyasal yapısal özelliklerini devam ettirmeleridir. Örneğin vitalyum ve paslanmaz çelik vücut sıvıları ile temas halinde olması durumunda koroziftir.
Albrektsson ve ark. (4) ticari saf (Commercially Pure) bir kaç yüz Angström kalınlığında proteoglikan bir tabaka ile çevrili olduğunu göstermiştir. 316 L paslanmaz çelikte ise bunun bir kaç bin Angström olduğu görülmüştür. Dolayısıyla proteoglikan yabakanın kalınlığı malzemenin doku dostluğu ile ters orantılıdır.
Bazı araştırıcılar, implant yüzeyindeki 1 mm den daha ufak çukurlukların yabancı proteinleri tutmasına, ama savunma hücrelerinin geçişine izin vermeyeceği (locus minoris resistance) için uzun dönemde osseointegrasyonun kaybına sebep olacağını düşünmektedirler. Bu sava dayanarak, cilalı yüzey saf titanyum implantların kullanımını önermektedirler. Ancak, günümüzde yüzey pürüzlülüğü yapılmış veya farklı kaplama tiplerine sahip saf titanyum veya alaşımlarından mamül implantların da başarılı oldukları bilinmektedir.
Titanyum oksit yüzeyi implant için koruyucu bir tabakadır. Tantalum, nobium gibi metallerinde vücutta titanyum gibi kabul gördüklerini biliyoruz ancak bu alanda uzun döneme ait bilimsel verileri olan ve en iyi dökümante edilmiş metal, titanyumdur.
KEMİK İLE TİTANYUM İMPLANTIN ARA YÜZÜNÜN İNCE YAPISI
1970‘lerde Branemark osseointegrasyonu tanımladığında kemik ile implant arasında olan direkt kimyasal bir bağlanmayı da kastetmişti. Fakat ultrastrüktürel çalışmalar, kimyasal bağlantının olmadığını, osseointegrasyonda sadece arada fibrotik dokular olmaksızın görünen kemik temasının olduğunu ortaya koymuştur. Skriptz (25), travmatize kemik yüzeylerine direkt bitiştirdiği cilalı ve yüzeyel işlenmiş titanyum plakaların 4 hafta sonunda uyguladığı çekme kuvveti ile ayırmış, plakalar üzerinde ayrılmadan kalan kemik parçacıklarını ve çekme kuvvetini göz önünde bulundurarak titanyum ile kemik arasında kimyasal kabul edilmesi gereken bir bağ oluştuğunu söylemiştir. Bu deneyde bioinert kabul edilen titanyum materyalinin, bioaktif maddelere has karakterleri de taşıyabileceğini göstermiştir.
Albrektsson ve ark.(3), SEM ve TEM de inceledikleri oblik kesitlerde temas yüzeyinde bir kaç yüz angström kalınlığında proteoglikan tabaka saptamışlardır. Albrektsson ve ark.(6), titanyum yüzeyli plastik implantlarda TEM ve SEM ile:
- temas yüzeyinden 1 ile 3 mm uzaklıkta kolajen demetleri.
- Yüzeye yakınlaşan kolajenleri titanyumdan en az 200 angström kalınlığında proteoglikan tabakanın ayırdığı
- Proteoglikan tabakanın kısmen kalsifiye olduğu ve bu kalsifiye dokuların titanyum yüzeyinde devamlılık gösterdiği (rezolüsyon 30 – 50 angström)
- Osteoblast – osteosit ve uzantılarının titanyum yüzeyden proteoglikan tabakası il eayrıldığını saptamışlardır.
Clokie ve ark.(11), implant ile temasta olan kemik ara yüzeyini elektron transmisyon mikroskopisi ile incelemiş: 1. İmplant ile direkt temasta olan amorf madde tespit edilmiştir. Bu madde özellikle kemikteki yivlerin tepe noktalarında yoğunlaşmaktadır. Bu tabakanın derinlerinde dekalsifikasyondan arta kalmış elektrondan yoğun madde ile birlikte olan dekalsifiye koljen fibrillerler görülmüştür. 2. İmplanta bitişik durumda ve kalsifiye olmadığından ötürü elektrondan yoğun maddeyi içermeyen akalsifiye kolajen fibriller görülmüştür. Bu tabaka daha düzensiz dağılım gösteren diğer tabakalarla karşılaştırıldığında implant yüzeyine paralel bir konumlanma sergilediği göze çarpmıştır. 3. İlkel kolajen tabakasının altında "lamina-limitans" a benzer elektrondan yoğun yapı vardır. Bu tabaka dekalsiye kemik ile akalsifiye kolajen fibrilleri birbirinden ayırmaktadır. Bu madde bazı bölgelerde implant yüzeyinde rasgele yerleşmiş olarak bulunurken diğer bölgelerde direkt olarak amorf tabakanın altına yerleşmişti.
Clokie, Albrektsson'un glikoprotein tabaka olarak tanımladığı bölgeye "amorf madde" adını vermiş ve Albrektsson'un bu tabakanın kısmen kalsifiye olduğu görüşünün aksine amorf maddede elektrondan yoğun dekalsifiye kolajen fibriller bulunduğunu ileri sürmüştür.
Hayvan deneylerinde, Hure ve ark.(18), ultrastrüktürel yapıya ait olarak: 10 mm luk kesitlerde, implantların lameler kemik ile çevrelenmiş olduklarını, periostal ve endosteal kısımlara yakın oluşan yeni kemikteki osteonların eski kemiktekilere göre daha geniş oldukları saptanmıştır.
Klinger ve ark.(19), osseointegrasyonun ultrastrüktürel yapısını inceleyen çalışmalarda, kolajenden yoksun bir proteoglikan tabakanın çeşitli araştırıcılar tarafından saptandığını, ancak bu bulgunun inceleme metodlarının yetersizliğinden kaynaklanan suni bir yapı olabileceği üzerinde durularak, biolojik bilgilere dayanılarak konu teorik olarak izah edilmeye çalışılmıştır. Klinger ve arkadaşlarının ortaya koyduğu modele göre: titanyum yüzeyler yara iyileşmesinin bir komponenti olan hylorünan degradasyonunu hızlandırarak osseointegrasyonu hızlandırmaktadır.
Cooper L.F. ve ark.(12), in-vitro hücre kültürünün osseointegrasyonu modellelemek üzere kullanılamayacağını zira substrat içindeki hücre oluşumu ile vücuttakinin farklı olduğunu belirmiştir.
Masuda ve ark.(21), amorf glikoprotein tabakasının implant yüzeyi ile yeni kemik oluşumu işleminde arasında kilit rolü oynadığını söylemiştir.
Özet olarak, günümüzde cilalı saf titanyum implantların kemik dokusu ile olan ultrastrüktürel düzeydeki ilişkisi gelişmiş metodlar ile incelenmesine karşın, kullanılan yöntemlerdeki bir takım yetersizlikler sebebi ile, implant-kemik hücreleri arayüzünde glikoproteinlerden oluşan bir amorf tabaknın varlığı kabul edilmekle birlikte; bu tabakaya ait daha detaylı bilgiler edinebilmek için inceleme teknolojilerinin gelişmesi ihtiyacı vardır. Ultrastrüktürel yapıya ait bilgiler geliştikçe, integrasyonun mekanizması daha iyi anlaşılacağından, implantların yüzey özelliklerinde uygun koşullar yaratılarak daha iyi bir integrasyon olanağı ve disintegrasyon prosesinin olası sebepleri daha iyi anlaşılacaktır.
KAYNAKLAR:
1- Albrektsson . Bone tissue response. In P-I Branemark, GA Zarb, T
Albrektsson (eds) Tissue-Integrated Prostheses. Chicago; Quintessence Pub. Co. Inc. 1985:130.
2- Albrektsson T. Direct bone anchorage of dental implants. J Prosthet Dent 1983:50:255.
3- Albrektsson T et al. Osseointegrated titanium implants. Requirements for ensuring a long-lasting direct bone-to-implant anchorage in man. Acta Orthop Scand 1981:52:155.
4- Albrektsson T et al. The interface zone of inorganic implant in vivo. Titanium implants in bone. Ann Biomed Eng 1983:11:1.
5- Albrektsson ve ark. (1981 Achta Orthop Scan) Albrektsson T, Hansson HA, Ivarsson B. A comparative study of the interface zone between bone and various implant materials. In Biomaterials ’84 Transactions Second World Congress on Biomaterials 1984:7:84.
6- Albrektsson ve ark (1982 Adv Biomatr) Albrektsson T et al. Ultrastructural analysis of the interface zone of titanium and gold implants. Adv Biomater 1982:4:167-177.
7- Babbush CA, Kirsh A, Mentag PJ, Hill B. Intramobile cylinder (IMZ) two-stage osseointegrated implant system with the intamobile element (IME): Part I. Its rationale and procedure for use. Int J Oral Maxillofac Implants 1987:2:203-216.
8- Branemark P-I. Et al. Intraosseous anchorage of dental prostheses. Experimental studies. Scand J Plast Reconstr Surg 1969:3:81.
9-Branemark P-I. et al. Tissue-Integrated Prostheses. JOMS Vol 42, N 8, 1984.
10- Branemark P-I. Introduction to osseointegration. In P-I Branemark, GA Zarb, T
Albrektsson (eds) Tissue-Integrated Prostheses. Chicago; Quintessence Pub. Co. Inc. 1985.
11- Clokie, Cameron et al. Int J Oral Maxillofac Implants 1995:10:155
12- Cooper LF, Masuda TT, Yliheikkilva PK, Felton DA. Generalisations regarding the process and phenomenon of osseointegration. Part II. In vitro studies. Int J Oral Maxillofac Implants 1998:14:163-174.
13- D’Hoedt B, Ney TH, Mohlmann H, Luckenbach A. The use of an infrared technique to measure temperature during bone preparation for dental implants. J Dent Implant 1987:3:123-130.
14- Eriksson RA, Albrektsson T. Temperature threshold levels for heat-induced bone tissue injury. J Prosthet Dent 1983:50:101.
15- Eriksson RA, Albrektsson T, Albrektsson B. Temperature measurements at drilling in cortical bone in vivo. Acta Orthop Scand 1985.
16- Eriksson RA, Adell R. Temperatures during drilling for the placement of implants using the osseointegration technique. J Oral Maxillofac Surg 1986:44:4.
17- Hagert CG et al. Osseointegrated implants for metacarpophalangeal joint prostheses 1985. İn Albrektsson . Bone tissue response. P-I Branemark, GA Zarb, T Albrektsson (eds) Tissue-Integrated Prostheses. Chicago; Quintessence Pub. Co. Inc. 1985.
18- Hure G, Donath K, Lesourd M, Chappard D, Michel-Felix B. Does titanium surface treatment influence the bone-implant interface? SEM and histomorphometry in a6-month sheep study. Int J Oral Maxillofac Implants 1996:11:506-511.
19- Klinger MM, Rahemtulla F, Prince CW, Lucas LC, Lemons JE. Proteoglycans at the bone-implant interface. Crit Rev Oral Biol Med 1998:9:449-463.
20- Knese KH. Stützgewebe und Skelettsystem. ın W.Bargman and KH Knese (eds) Handbuch der microskopischen anatomie des Meschen. Vol 2, Part 5. Berlin; Springer-Verlag; 1979.
21- Masuda TT, Yliheikkilva PK, Felton DA, Cooper LF. Generalisations regarding the process and phenomenon of osseointegration. Part I. In vivo studies. Int J Oral Maxillofac Implants 1998:14:17-29.
22- McKibbin B. The biology of fracture healing in long bones. J Bone Joint Surg 1978:60:150.
23- Pilliar RM et al. Radiographic and morphologic studies of load bearing porous-surfaced structured implants. Clin Orthop 1981:156:249.
24- Schatzker JG, Horne JG, Sumner-Smith G. The effects of movement on the holding power of screws in bone. Clin Orthop 1975:111:257.
25- Skriptz R, Aspenberg P. Tensile bond between bone and titanium: a reappraisal of osseointegration. Acta Orthop Scand 1998:69:315-319.
26- Tönderold E, Eliassen P. Blood flow rates in canine cortical and cancellous bone measured with Tc-labelled human albumin microspheres. Acta Orthop Scand 1982:53:7.
27- Uhthoff K. Mechanical factors influencing the holding power of screws in compact bone. J Bone Joint Surg 1973:55:633.
|
Yazan
|
Bu makaleden alıntı yapmak
için alıntı yapılan yazıya aşağıdaki ibare eklenmelidir: "Osseointegrasyon Nedir? Osseointegre Titanyum İmplantlar ve Osseointegrasyon" başlıklı makalenin tüm hakları yazarı Prof.Dr.Dt. Tosun TOSUN'e aittir ve makale, yazarı tarafından TavsiyeEdiyorum.com (http://www.tavsiyeediyorum.com) kütüphanesinde yayınlanmıştır. Bu ibare eklenmek şartıyla, makaleden Fikir ve Sanat Eserleri Kanununa uygun kısa alıntılar yapılabilir, ancak Prof.Dr.Dt. Tosun TOSUN'un izni olmaksızın makalenin tamamı başka bir mecraya kopyalanamaz veya başka yerde yayınlanamaz. |
1 Beğeni 
Yazan Uzman
|
Sitemizde yer alan döküman ve yazılar uzman üyelerimiz tarafından hazırlanmış ve pek çoğu bilimsel düzeyde yapılmış çalışmalar olduğundan güvenilir mahiyette eserlerdir. Bununla birlikte TavsiyeEdiyorum.com sitesi ve çalışma sahipleri, yazıların içerdiği bilgilerin güvenilirliği veya güncelliği konusunda hukuki bir güvence vermezler. Sitemizde yayınlanan yazılar bilgi amaçlı kaleme alınmış ve profesyonellere yönelik olarak
hazırlanmıştır. Site ziyaretçilerimizin o meslekle ilgili bir uzmanla görüşmeden, yazı içindeki bilgileri kendi başlarına kullanmamaları gerekmektedir. Yazıların telif hakkı tamamen yazarlarına aittir, eserler sahiplerinin muvaffakatı olmadan hiçbir suretle çoğaltılamaz, başka bir
yerde kullanılamaz, kopyala yapıştır yöntemiyle başka mecralara aktarılamaz. Sitemizde yer alan herhangi bir yazı başkasına ait telif haklarını ihlal ediyor, intihal içeriyor veya yazarın mensubu bulunduğu mesleğin meslek için etik kurallarına aykırılıklar taşıyorsa, yazının kaldırılabilmesi için site yönetimimize bilgi verilmelidir.
