بلاگ

بازسازی و رشد استخوان

بازسازی و رشد استخوان به داخل دهانه های جانبی و کانال تو خالی ایمپلنت­ دندانی

 

چکیده

این مقاله بررسی میکند که آیا استخوان میتواند به داخل یک ایمپلنت فلزی رشد کرده و کیفیت و کمیت خود را در اوایل دوره پس از کاشت حفظ کند. 12 ایمپلنت دندانی پیچی تیتانیومی یک تکه (گروه کنترلی) و 12 ایمپلنت دندانی ترکیبی با دهانه­های جانبی مارپیچی متصل به کانال درونی توخالی (گروه آزمایشی) پس از 2 ماه ترمیم بعد از استخراج به صورت دو طرفه در هر 4/1 از حوزه­های P3, P4, M1 فک پایین 4 سگ از نژاد بیگل قرار داده شدند. برچسب­های فلورسنت استخوان جهت ارزیابی کمی بافت­های استخوانی به ترتیب در هفته دوم و چهارم دوره پس از کاشت استفاده شدند. سه ساختار کنترلی و ایمپلنت استخوانی هر حیوان از دو حیوان در هفته­های سوم و ششم بعد از ترمیم پس از کاشت تشریح شدند. نمونه­های کلسیم­زدایی نشده هر ساختار تحلیلی به ترتیب برای بافت­شناسی جهت اندازه­گیری تماس استخوان با ایمپلنت (BIC) و موضع سطحی استخوان (BA) و همچنین دندانه­گذاری نانو و اسکن توسط میکروسکوپ الکترونی  جهت ارزیابی ماژول ارتجاعی (E) و ترکیب استخوان پوشش دهنده ایمپلنت آماده­ شدند. مقدار زیادی بافت استخوانی جدید در سطح گروه­های ایمپلنتی مشاهده شد. بافت­های استخوانی به آسانی در هفته سوم ترمیم پس از کاشت در دهانه­های جانبی و کانال درونی توخالی ایمپلنت آزمایشی رشد می­کنند. مقادیر E بافت­های استخوانی جدید به اندازه بافت­های استخوانی عادی رشد داشتند. نتایج بدست­آمده نشان می­دهد که ایمپلنت ترکیبی جدید می­تواند به داخل معماری درونی رشد کند که این موضوع پایداری سامانه ایمپلنتی را با تقویت یکپارچگی ایمپلنت با سطح استخوان افزایش می­دهد.

واژه­های کلیدی: ایمپلنت دندانی، بازسازی استخوان، دندانه­گذاری نانو

  1. مقدمه

نرخ موفقیت عمل جراحی ایمپلنت بیش از %94 است که این امر باعث میشود سالانه بیش از یک میلیون عمل انجام شده و موارد بالینی افزایش یابد (چاریوا و همکاران، 2012؛ پیترسون و همکاران، 2014؛ گرینشتاین و کاوالرو، 2014). این نرخ موفقیت بالا زمانی تضمین می­شود که کیفیت و کمیت استخوان محل جراحی جهت کاشت ایمپلنت مساعد باشد. هرچند، اکثر بیمارانی که نیازمند ایمپلنت­های دندانی هستند به دلیل مشکلات استخوانی دهان که دلیل استخراج اولیه دندان و در نتیجه نبود استخوان شده است، با کمبود استخوان روبرو هستند (گرینشتاین و کاوالرو، 2014؛ تونتی و همکاران، 2008). برای مثال، استخراج دندان و آتروفی ایجاد شده بر اثر تاخیر درمان می­تواند باعث از دست دادن برآمدگی لثه درونی بالایی شود (وانگ و لنگ، 2012؛ هاروویتز و همکاران، 2012). از این رو تقاضای زیادی برای ایمپلنتی وجود دارد که بتواند همزمان با حفظ پایداری خود تاثیر کیفیت و کمیت استخوان اطراف ایمپلنت را کاهش دهد.

فرآیند پیوند استخوانی نیازمند قرارگیری مستقیم استخوان در سطح ایمپلنت بدون تماس با بافت نرم است (برونسکی، 1988؛ برینمارک و همکاران، 1977؛ باسهارت و همکاران، 2017). علاوه بر پیوند استخوانی در سطح ایمپلنت، بازسازی و رشد استخوان به درون ایمپلنت دندانی توخالی نیز معرفی شد که می­تواند ثبات سامانه ایمپلنتی را افزایش دهد (ساکاچی، 2000). مشاهده شد که استخوان در حفره­های عرضی دیواره­های استوانه­ای پیکره توخالی داخلی رشد میکند (پیاتلی و همکاران، 1999؛ تاکشیتا و همکاران، 1996). نرخ بقای این سامانه ایمپلنت دندانی توخالی بیش از %85 است (تلمن و همکاران، 2006؛ کاروسیس و همکاران، 2004). هرچند، این سامانه ایمپلنت توخالی  با خطر ساختاری کم­ثباتی جهت تحمل بار به دلیل داشتن حفره­های جانبی و استوانه­ای توخالی با کف باز پیکره ایمپلنتی روبرو است (بنکه و همکاران، 2002؛ هلم و همکاران، 2001؛ بوسر و همکاران، 1997).

اخیرا، ایمپلنت دندانی جدیدی با دهانه­های جانبی مارپیچ متصل به کانالهای داخلی توخالی و دهانه­های بالایی تولید کرده­ایم (شکل 1). این ایمپلنت ترکیبی از شیار بالایی، دهانه­های جانبی به شیارها در قسمت میانی و کف بسته شده با قسمت شیار پایینی تشکیل شده است. فرضیه ما این است که این معماری ترکیبی از شیارها و دهانه­ها میتواند باعث رشد درونی موفقیت­آمیز استخوان به فضای داخلی شده و ثبات مکانیکی سامانه ایمپلنت دندانی را افزایش دهد. از این رو هدف مقاله پیش رو بررسی این موضوع است که آیا استخوان میتواند به داخل فضای ساخته شده در ایمپلنت­های فلزی رشد کرده و کیفیت و کمیت خود را در اوایل دوره ترمیم پس از کاشت حفظ کند.

شکل 1. (A) ایمپلنت­های دندانی تیانیومی یک تکه مرسوم (گروه کنترلی) و (B) ایمپلنت­های دندانی ترکیبی یک تکه با دهانه­های جانبی مارپیچ (گروه آزمایشی)، (C) طرح­های مهندسی هر طرح ایمپلنت، (D) دهانه­های مارپیچ متصل به کانال­های درونی توخالی (واحد: mm). عکس­های بالینی (پانل بالایی) و رادیوگرافی (پانل پایینی) فرآیند کاشت. (E)، (H) محل استخراج پس از 8 هفته از ترمیم پس از کاشت. (F)، (I) ایمپلنت­های آزمایشی، (G)، (J) ایمپلنت­های کنترلی.

  1. مواد و روش­ها

2.1. مدل حیوانی

چهار سگ بالغ از نژاد بیگل با وزن 12-10 کیلوگرم (12 ماهه)در این مقاله استفاده شده­اند. تمامی حیوان­ها دندان­های کاملی داشتند. پروتکل تحقیقات حیوانی توسط موسسه منابع حیوانی آزمایشگاهی دانشگاه ملی سئول تایید شده است (SNU-170414-13).

2.2. ایمپلنت­های دندانی

از ایمپلنت­های دندانی تیتانیومی یک تکه (3.5 mm قطر و 8 mm طول) با کانال­های توخالی داخلی با سطحی مستحکم و حکاکی شده با اسید (SLA) (شینهونگ، سئول، کره) به عنوان گروه کنترلی در آزمایشات حیوانی استفاده شدند (شکل 1 A,C). سپس ایمپلنت­های دندانی ترکیبی با اصلاح ایمپلنت­های دندانی مرسوم جهت داشتن دهانه­های جانبی مارپیچ متصل به کانال درونی توخالی به عنوان گروه کنترلی تولید شدند (شکل 1 B,D). بعد (0.58 mm طول) دهانه­های جانبی مارپیچ با اشاره به مقالات قبلی مشخص می­شود که از رشد داخلی استخوان در ایمپلنت­های تیتانیومی پرمنفذ (اندازه­های منفذ 0.309، 0.632 و 0.956 mm) استفاده میکنند (تانیگوچی و همکاران، 2016). در نتیجه تحقیقات انجام شده نشان میدهد که ایمپلنتی با منفذ 0.632 mm بیشترین قدرت مکانیکی، ثبات بالا و رشد درونی سریع دو هفته­ای پس از کاشت را ارائه میدهد. بسیاری از مقالات دیگر نیز از ایمپلنت­های فلزی منفذدار با اندازه­ای بین 0.5 mm و 0.7 mm استفاده کرده­اند که رشد درونی قابل توجهی به داخل منفذ دشاته­اند (وانگ و همکاران، 2017؛ شاه و همکاران، 2016).

2.3. فرآیند جراحی

حیوانات تحت بیهوشی کلی قرار گرفته و محل جراحی نیز با لیدوکائین هیدروکلرید %2 و 1:100000 اپی­نفرین بی­حس شد (لینسوپان، فرانسه). تمامی دندان­های آسیا و آسیای کوچک (P1-M1) به صورت دوطرفه کشیده شدند (شکل 1 E,H). بعد از 2 ماه دوره ترمیم پس از استخراج، ایمپلنت­های دندانی طبق مدل split-mouth به صورت دوطرفه در هر 4/1 از مواضع P3, P4, M1 فک بالا قرار داده شدند (شکل 1 F,G,I,J). پس از کاشت، یک پیچ مجاورتی در دهانه بالایی متصل به کانال درونی توخالی هر ایمپلنت قرار داده شد. سپس از یک سرپوش ترمیمی مخصوص پلاستیکی جهت پوشش قسمت مجاورتی ایمپلنت دندانی یک تکه استفاده شد که قسمت بالایی بافت نرم لثه را به نمایش می­گذارد. از برچسب­های استخوانی فلورسنت جهت ارزیابی کیفی استخوان تازه تشکیل شده و بازسازی ایمپلنت­های مجاور استفاده شد. از زیلنول نارنجی (سیگما سن لولئیس، MO) و کالسین سبز (سیگما سن لولئیس، MO) به ترتیب در هفته دوم و چهارم دوره پس از کاشت استفاده شد (شکل 2). دو حیوان در هفته سوم و دو حیوان باقی­مانده در هفته ششم پس از کاشت فدا شدند.

2.4. توموگرافی میکرو محاسبه شده (میکرو CT)

فک پایین توسط اره الماسی و داخل مایع به صورت بلوکی برداشت شدند (EXAKT، نوردرستد، آلمان). فک­ها داخل بفر فرمالین خنثی %10 قرار داده شده و بوسیله تعدادی محلول اتانول و با افزایش غلظت خشک شدند. سپس، بلوک­ها داخل فیلم­های رزین قرار داده شده و توسط میکرو-CT (SkyScan1172-D، کونتیچ، بلژیک) با وکسل μm3 16× 16×16 در شرایط یکسان اسکن 100 kV، 100 μA، 0.4 درجه چرخش در هر تابش، 5 فریم در هر تابش و زمان نمایش 885 ms اسکن شدند. تصاویر اسکن شده با همان اندازه وکسل بازسازی شدند. حوزه سطحی ایمپلنت و استخوان تا 300 μm از سطح ایمپلنت با استفاده از نرم­افزار تصویربرداری جدا شدند (تصویر J، NIH) تا تصویری سه بعدی از بافت استخوانی التیام یافته اطراف ایمپلنت آزمایشی بدست آید (شکل 2G).

شکل 2. بافت­شناسی سامانه ایمپلنت پس از سه و شش هفته از ترمیم پس از کاشت در گروه­های آزمایشی (A) (B) (H) و گروه­های ایمپلنت (L) (D) (E) (K). (A) (D) (H) (K) به ترتیب مناطق بزگنمایی شده کادرهای قرمز در (B) (E) (I) (L) میباشند. (C) (F) (J) (M) تصاویر فلورسنت بافت­های استخوانی تازه تشکیل شده­ای هستند که در مدت دو هفته با زیلنول نارنجی (قرمز) و در مدت چهار هفته پس از کاشت با کالسین (سبز) ، علامت­گذاری شده­اند. (G) تصویر Micro-CT بافت استخوانی ترمیم شده 300 μm دربرگینده ایمپلنت آزمایشی در هفته سوم. ایمپلنت و استخوان به صورت دیجیتالی از هم جدا شده­اند.

2.5. بافت­شناسی و تحلیل هیستومورفومتریک

ایمپلنت استخوانی کلسیم­زدایی نشده در رزین در جهت دهان-زبان به صورت عرضی تشریح شده و با استفاده از یک سامانه برش و آسیاب به ضخامت نهایی کمتر از μm 50 رسیدند (EXAKT Apparatebau، نوردرستد، آلمان). تمامی فرآیندها با آب انجام شدند. نمونه­های تشریح شده توسط محلول­های مختلف رنگ­آمیزی شدند (Polyscience آمریکا) (شکل 2). در هر دو گروه کنترلی و ایمپلنت آزمایشی، تماس ایمپلنت با استخوان (BIC, mm) در امتداد خط شیار ایمپلنت (شکل 3A، خط زرد) اندازه­گیری شد، و حوزه سطحی ایمپلنت-استخوان (BA, mm2) نیز به عنوان حوزه پایینی نوک شیار و خط شیار بعدی بین شیارهای ایمپلنت شناخته شده است (شکل 3B، حوزه سبز). در گروه ایمپلنت آزمایشی، BIC و BA دهانه­های جانبی و کانالهای پایینی پیچ نیز در امتداد خطوط داخلی (شکل 3A، خط قرمز) و به عنوان بافتهای استخوانی درون ایمپلنت اندازه­گیری شدند. درصد BIC (BIC(%)) با محاسبه نسبت BIC به طول خط شیار و درصد BA (BA(%)) نیز با نسبت BA به حوزه کلی شیار بدست آمد. BIC (%) و BA (%) رشد درونی استخوان به داخل دهانه­های جانبی و کانال­های داخلی توخالی با استفاده از نسبت BIC به طول کلی خطوط سطحی و نسبت BA به حوزه کلی زیر پیچ محاسبه شدند.

شکل 3. نمای شماتیک مناطق اندازه­گیری­شده برای تحلیل هیستومورفومتریک. مناطق اندازه­گیری (A) تماس استخوان با ایمپلنت (BIC) و (B) حوزه سطحی استخوان-ایمپلنت (BA) که با خط زرد مشخص شده است: طول کلی سطح ایمپلنت، خط قرمز: طول کلی دهانه­های جانبی و کانال درونی توخالی، منطقه سبز: حوزه استخوانی تازه تشکیل­شده مجاور شیار، منطقه زرد: منطقه استخوانی تازه تشکیل شده در دهانه­های جانبی و کانال درونی توخالی (رشد درونی). (C) شیب جابجایی باردندانه­گذاری نانو استفاده شده برای ماژول کاهش­یافته (Er). اسکن تصاویر میکروسکوپ الکترونی (sem) (d)سطح مجاور ایمپلنت و استخوان خارج از شیارها، (g) درون دهانه­های جانبی همان سامانه ایمپلنت آزمایشی، و (e) (h) اشکال هرمی بافت استخوانی (نقطه قرمز در (d) و (g)). (f) (i) تحلیل طیف سنجی پراکندگی انرژی (eds) تصاویر sem مناطق دندانه­گذاری نانو. غلظت بالای کلسیم (cA) و فسفر (p) نشانگر تشکیل بافت استخوانی جدید در مجاورت سطح فلزی ایمپلنت میباشد. اوج پلاتینیوم (pt) از فرآیند پوششی سطح نمونه ایجاد می­شود.

2.6 دندانه­گذاری نانو

نمونه­های بدست­آمده به غیر از موارد بافت­شناسی پس از جلا دادن با خمیر الماس 1μm و جلادهنده­ای کند تحت دندانه­گذاری نانو قرار گرفتند (بولر، لیک بلاف،IL). در کل 12 ساختار ایمپلنت-استخوان که شامل سه نمونه از هر گروه کنترلی و ایمپلنت آزمایشی در هفته سوم و ششم پس از کاشت موفقیت­آمیز می­شود، جهت دندانه­گذاری نانو معرفی شدند.

مقادیر ماژول ارتجاعی (E) بافت استخوانی قبل از کاشت و رشد درونی به داخل ایمپلنت با داخل کردن نوک دندانه­گذار هرمی الماس بکروویچ اندازه­گیری شدند (Ubi-1، هیسیترون، مینیاپولیس، MN). دندانه­گذار با کنترل بار نرخ کنترلی 300 μN/s و با پیک بار 3000 μN اداره شد. طیف عمق ورود بار524.25  ± 108.7 nm   بود. در طی فرآیند خالی کردن بار پس از نگه داشتن آن به مدت 30 ثانیه، ماژول ارتجاعی دندانه­گذاری نانو (E) از طریق معادله زیر (1) بدست آمد (الیویر و فار، 2004).

Er (ماژول کاهش یافته) از شیب فشار-جابجایی بدست می­آید. Es ماژول ارتجاعی (E) نمونه و v نشانگر نسبت پویسون است. در دندانه­گذار الماسی معمولا از مقادیر Ei=1141 GPa و vi = 0.07 استفاده می­شود. نسبت پویسون استخوان 0.3 قرار داده شد.

دندانه­گذاری در سطح بافت استخوان مجاور شیار ایمپلنت (منطقه سبز (BA) در شکل 3B) و بافت استخوانی موجود (μm300<) ایمپلنت (قبلی) گروه­های کنترلی و ایمپلنت آزمایشی انجام شد. در گروه آزمایشی، دندانه­گذاری­های اضافی برای بافت­های استخوانی جدید رشد یافته در دهانه­های جانبی و کانال­های داخلی توخالی زیر پیچ (رشد درونی) انجام شد (منطقه زرد(BA) در شکل 3B). مناطق دندانه­گذاری با مقایسه تصاویر ساختارهای ایمپلنت-استخوان مشخص شدند، که توسط میکروسکوپ نوری دندانه­گذار نانو و میکروسکوپ فلورسنت جهت شناسایی بافت­های استخوانی تازه تشکیل شده در دوره ترمیم پس از کاشت ثبت شده­اند (شکل 2CFJM).

 

شکل 4. مقایسه (A) درصد تماس استخوان با ایمپلنت (BIC(%))، (B) مناطق سطحی ایمپلنت و استخوان (BA (%))، (C) ماژول ارتجاعی دندانه­گذاری نانو، (E) مقادیر مناطق مختلف در هفته­های سوم و ششم. p < 0.031

2.7. میکروسکوپ الکترونی اسکن انتشار میدانی (FE-SEM)

جهت تایید یافته­ها، تصویربرداری توسط FE-SEM (S-4700، هیتاچی، توکیو، ژاپن) مجهز شده به طیف­سنج اشعه x توزیع­کننده انرژی (EDX) انجام شد (EMAX H7200، هوبیرا کیوتو، ژاپن). نمونه­ها جلا داده شده و به مدت 120 ثانیه تحت پوشش پلاتینیومی قرار گرفتند. شرایط عملیاتی FE-SEM در انرژی نوری الکترونی 10 kV قرار داده شد. پردازش دیجیتال تصویر و تحلیل­ها در مناطق دندانه­گذاری انجام شدند (شکل 3D-1).

2.8. تحلیل آماری

مقاله پیش رو 12 ساختار کنترلی و 12 ساختار ایمپلنت آزمایشی (3 ایمپلنت دندانی کنترلی و آزمایشی از هر حیوان) از دو حیوان در هفته سوم و ششم دوره ترمیم پس از کاشت بدست آورده است. در کل 23 برش (5 مورد کنترلی و 6 مورد آزمایشی در هفته سوم، و 6 مورد کنترلی و 6 مورد آزمایشی در هفته ششم). در کل از 12 برش (3 مورد کنترلی و 3 مورد آزمایشی در هفته­های سوم و ششم) در امر دندانه­گذاری استفاده شده است. همانطور که در مقالات قبلی نشان داده شده است مقادیر خطاهای اندازه­گیری در فرآیند جستجوی سطح دندانه­گذاری و داده­های خارج از محدوده آماری ، حذف شده­اند (هافلر و همکاران، 2000؛ کیم و همکاران ، 2010). از این رو، داده­های دندانه­گذاری نانو کسب شده از 3552 مورد دندانه­گذاری (748 شیار و 651 منطقه موجود برای گروه­های کنترلی و 704 مورد رشد درونی، 783 شیار و 666 منطقه موجود برای گروه آزمایشی) در تحلیل فعلی گنجانده شده­اند. تحلیل دوطرفه و سپس آزمایش Tukey-Kramer Post hoc برای هر یک از متغیرهای وابسته (BIC(%))، BA (%)، و (E)در دوره پس از کاشت انجام شد (هفته سوم و ششم)، و مناطق مربوطه (رشد درونی، شیار، موجود) به عنوان متغیرهای مستقل در هر گروه ایمپلنتی (کنترلی و آزمایشی) قرار داده شدند. اهمیت آماری p < 0.05 میباشد.

  1. نتایج

تمامی موارد کاشتی با موفقیت انجام شده و هیچ مشکلی در دوره ترمیم پس از کاشت دیده نشد. بافت­های استخوانی تازه تشکیل شده در سطوح استخوان-ایمپلنت هر دو گروه­ها در هفته سوم و ششم دوره ترمیم پس از کاشت مشاهده شد (شکل 2). در گروه ایمپلنت آزمایشی، استخوان جدید با موفقیت توانست به دهانه­های جانبی و کانال­های درونی توخالی رشد کند، که این موضوع باعث ایجاد پل­هایی بین استخوان­های آلوئولار اطراف ایمپلنت شد. تصاویر میکروسکوپی فلورسنت به وضوح بافت­های استخوانی جدید قرمز مجاور به شیارهای ایمپلنتی را در هفته سوم و ترکیب بافت­های استخوانی قرمز و سبز را در هفته ششم دوره ترمیم پس از کاشت نشان می­دهد. در گروه­ آزمایشی، بافت­های استخوانی تازه تشکیل شده در دهانه­های جانبی و کانال­های داخلی نیز همانند مناطق شیاری برچسب­گذاری شدند.

جدول 1مقایسه درصد BIC (%) و BA (%)، و ماژول ارتجاعی (E) مناطق مختلف موجود در گروه­های کنترلی و ایمپلنت آزمایشی (شیار_C کنترلی و آزمایشی) در دوره پس از کاشت (هفته سوم و ششم). داده­ها به صورت ± میانگین انحراف معیار هر پارامتر ارائه شده­اند.

مقادیر BIC (%) وBA (%) مناطق شیاری تفاوت چندانی بین گروه کنترلی (شیار_C) و گروه آزمایشی (شیار_E) در هفته سوم و ششم (0.433 >P) (اشکال 3 و 4A,B) نداشتند، با وجود اینکه از هفته سوم تا ششم افزایش یافته­ بودند (0.053>P) (جدول 1). منطقه رشد درونی (رشد درونی_E) BIC (%) و BA (%) بسیار کمتری نسبت به شیار (شیار_E) مناطق گروه آزمایشی در هفته سوم و ششم (0.027>P) داشت، در حالی که این مقادیر در هفته سوم و ششم تفاوت چندانی نداشتند (0.437>P). مقادیر BIC (%) و BA (%) تفاوت چندانی بین شیار_E و رشد درونی_E در هفته سوم (0.126>P) نداشتند، در حالی که  منطقه رشد درونی_E در هفته ششم مقدار بسیار کمتری نسبت به منطقه شیار داشت (0.001>P).

مناطق موجود (4.622 GPa±18.925) مقادیر (E) ماژول ارتجاعی بسیار بیشتری نسبت به سایر مناطق مستقل از گروه­های ایمپلنتی و دوره­های پس از کاشت (0.001>P) داشتند. مقادیر E مناطق شیار_E بسیار بیشتر از مناطق شیار_C بودند (0.001>P) در حالی که این مقدار برای رشد درونی_E بسیار کمتر از هر دو منطقه شیاری در هفته سوم بود (0.031>P) (شکل 4C). منطقه رشد درونی_E مقادیر E بسیار کمتری نسبت به منطقه شیار_E (0.003=P) داشت، در حالی که تفاوت چندانی با شیار_C در هفته ششم نداشت (0.099= P). غلظت بالای کلسیم (Ca) و فسفر (P)، که ترکیبات اصلی استخوان میباشند، در مناطق دندانه­گذاری نانو در هفته سوم پس از کاشت شناسایی شدند (شکل 3F,1). نسبت % اتمی Ca/P در شیار_E، رشد درونی_E و مناطق موجود به ترتیب 1.42 (14.42/20.27)، 1.37 (13.97/19.13)، و 1.65 (18.2/30.12) میباشند.

  1. بحث

ایمپلنت دندانی ترکیبی جدید به نوعی طراحی شده است که دهانه­های جانبی استوانه­ای و کانالهای داخلی توخالی را ترکیب کند، که باعث رشد درونی استخوان به داخل ایمپلنت میشود. دهانه­های جانبی از قسمت میانی ایمپلنت دندانی پیچی مرسوم به داخل شیارها سوراخ می­شوند. از این رو، این طرح مفهومی را میتوان در هر ایمپلنتی به کار برد. شیارهای قسمت بالایی در تماس با منطقه استخوانی پریوستئال می­توانند باعث ثبات سامانه ایمپلنت ترکیبی شوند که مانند سامانه ایمپلنتی در شرایط اولیه بارگذاری است. رشد درونی استخوان در فضای داخلی ایمپلنت ترکیبی با تماس استخوان با سطوح ایمپلنتی در طول شرایط بارگذاری باعث تقویت ثبات اولیه می­شود. همچنین، شیارهای کف بسته موجود در قسمت میانی و پایینی برای ارائه قدرت بالای مکانیکی به ایمپلنت و افزایش تحمل بار آن و تقویت تماس ایمپلنت با استخوان طراحی شده­اند. از این رو، این ترکیبات معماری جدید به خطر احتمالی عدم ثبات ایمپلنت­های توخالی پیشین غلبه می­کنند، که از ظروف توخالی استوانه­ای کف باز تشکیل شده­اند. با اینکه قسمت شیار بالایی در مطالعات حیوانی فعلی 3.5 mm میباشند، پیشنهاد میشود که این اندازه جهت اجتناب از خسارت به استخوان به 4 mm تغییر یابد (کیم، 2017؛ استانداردسازی، 2007). به علاوه، از آنجایی که کانال داخلی به دهانه بالایی و جانبی متصل است، می­توان از دارودهی محلی جهت تقویت بازسازی و رشد استخوان به سمت فضای آزاد بهره برد. تمرکز مقاله فعلی بر روی تایید کاربرد این ساختار ترکیبی در افزایش یکپارچگی پیکره ایمپلنتی با بافت استخوانی رشد یافته در داخل و سطح ایمپلنت است.

همانطور که با برچسب­های فلورسنت دیده می­شود بافت­های جدید استخوانی به طور مداوم در مناطق شیاری با ترمیم پس از کاشت طولانی افزایش یافتند (شکل 2). استخوان سطحی مجاور شیارها به دلیل جراحی­های شدید کاشت آسیب دیده­اند (باسهارت و همکاران، 2017؛ اینسوا و همکاران، 2017). بازده فعال استخوان با تعویض استخوان آسیب دیده با استخوان اولیه و سپس با استخوان بالغ ثانویه تحریک میشود. جذب استخوانی پس از کاشت در مدل حیوانی حدود دو هفته به طول می­انجامد (برگلاند و همکاران، 2003؛ باسهارت و همکاران، 2017). طول مدت چرخه بازسازی استخوان که شامل فعالسازی و جذب و سپس تشکیل می­باشد در سگ­ها حدود 12 هفته است (گرتو و همکاران، 1995). این مشاهدات در مقاله پیش رو به این معنی هستند که، قرارگیری بافت­های استخوانی جدید در شیارها باعث افزایش تماس استخوان و ایمپلنت و ترمیم 6 هفته­ای پس از کاشت میشود.

عجیب­ترین یافته این مقاله بافت­های استخوانی جدید رشد یافته در دهانه­های جانبی و اتصال یافته به کانال درونی توخالی در هفته سوم ترمیم پس از کاشت میباشد (شکل 2). بافت­های استخوانی ترابکولار در دهانه­های جانبی و کانال­های داخلی شبیه تشکیل استخوان میباشد، که از استخوان سطحی اطراف ایمپلنت رشد میکند. در حالی که بافت­های استخوانی جدید در فضاهای داخلی در هفته سوم دیده می­شود، تماس ایمپلنت با استخوان و مناطق مختلف افزایش چندانی نداشته و تا هفته ششم حفظ شدند. قبلا اظهار شده است که سطح تماس بالای استخوان ترابکولار جهت تقویت بازده استخوان دسترسی بیشتری برای سلولهای استخوانی دارد (سیمن، 2013؛ آلن و همکاران، 2011). همانند معماری ترابکولار، فضای باز داخلی ایمپلنت ترکیبی باعث تقویت رگ­زایی و اکسیژن­رسانی و ارائه متابولیت جهت بکارگیری سلولهای استخوانی برای افزایش بازده استخوان بدون تغییر مقدار استخوان میشود. به مطالعات بیشتری نیاز داریم تا آنژیوژن­های درگیر در بازسازی و رشد استخوان و فضای باز داخلی که نهایتا با استخوان پر می­شود را بیابیم.

مقادیر بسیار کم (E) ماژول ارتجاعی دندانه­گذاری نانو بافت­های استخوانی سطحی موجود نشان می­دهد که بافت­های استخوانی سطحی تازه تشکیل شده، محتوای معدنی کمتری دارند. بازسازی فعال بافت استخوانی جدید رشد یافته به داخل فضای باز داخلی باعث ایجاد بافت­های استخوانی با محتوای معدنی و مقادیر(E) کمتر میشود. قبلا اشاره شده است که بلوغ استخوان ترابکولار در سطح ایمپلنت را میتوان پس از 8 هفته ترمیم بعد از کاشت مشاهده کرد (باسهارت و همکاران، 2017). هرچند، در این مقاله مشاهده کردیم که بافت­های استخوانی تازه تشکیل شده قدرت برابری با بافت­های استخوانی عادی داشته و مقادیر (E) بالاتری از 5 GPa مستقل از دوره ترمیم پس از کاشت داشتند. یک یافته قابل توجه این است که مقادیر E مناطق شیاری ایمپلنت ترکیبی در هفته سوم ترمیم پس از کاشت بسیار بیشتر از مناطق شیاری گروه کنترلی بودند (شکل 4C). این نتایج به این معنی است که فضاهای باز به ترکیبات معدنی بافت­های استخوانی سطحی جدید مجاور دهانه­های جانبی در مراحل اولیه یکپارچه­سازی استخوانی کمک میکنند.

نسبت اتمی % Ca/P شیار_E و رشد درونی_E بسیار کمتر از مناطق موجود بودند. این نتایج با مقادیر کمتر E دندانه­­گذاری نانو اندازه­گیری شده در شیارها و مناطق رشد درونی نسبت به مناطق موجود، همخوانی دارند. اظهار کرده­ایم که بازده فعال استخوان در سطح ایمپلنت-استخوان باعث ایجاد بافت­های استخوانی جوان­تر میشود که باعث ایجاد ویژگیهای مکانیکی کمتر استخوان­های سطحی نسبت به استخوان­های موجود جدا از ایمپلنت با روشهای درمانی و دوره­های ترمیم پس از کاشت متفاوت (کیم و همکاران 2016b) و بازسازی و رشد استخوانی هدایت شده (جانسون و همکاران 2018) مناطق مستقل دهانی و زبانی میشود. همچنین مشاهده شد که بافت­های استخوانی سطحی در ایمپلنت­های منفذدار ویژگیهای بالغ کمتری داشتند (شاه و همکاران، 2016، 2019). ایمپلنت منفذدار Ti6AI4V توسط چاپگر سه بعدی و تکنیک ذوب نوری الکترونی (EBM) تولید شده و در اپی­فیز استخوان ران گوسفند قرار داده شد. بافت­های استخوانی سطحی مجاور سطوح نرم ایمپلنت رشد یافته داخل سطح منفذدار EBM نسبت % اتمی Ca/P کمتر و محتوای ارگانیک، کانال­های استخوانی در هر حفره استخوانی و چگالی استخوانی بیشتری نسبت به بافت­های استخوانی محلی بودند. این مشاهدات مدرن بر مبنای اسکن میکروسکوپ الکترونی نشانگر این میباشند که بافت­های استخوانی جدید ترکیباتی جوان­تر در سطح ایمپلنت-استخوان و داخل منافذ ایمپلنت دارند. از سوی دیگر، بارگذاری مشبک به طور مداوم با حفظ ثبات مکانیکی سامانه ایمپلنت باعث تحریک بازسازی فعال استخوان سطحی تا 5 سال پس از ترمیم کاشت میشود (بالداساری و همکاران، 2012؛ پیاتلی و همکاران، 2014). بافت­های استخوانی با محتوای معدنی کم و محتوای ارگانیک بالا ویژگیهای ایستا و ویسکوالاستیک پویای وابسته به زمان بیشتری دارند (کیم و همکاران، 2015؛ 2016b؛ لس و همکاران، 2004؛ ویگوئت کارین و همکاران، 2006). از این رو، این نتایج شناختی ارائه میدهند که، بافت­های استخوانی سطحی جدید مزایایی در جذب و توزیع انرژی بارگذاری در سامانه­های ایمپلنتی دارند، و این موضوع نقش مهمی در موفقیت بلندمدت سامانه ایمپلنتی دارد. تحقیقات آتی میبایست روابط بین تغییرات ترکیبی و ساختاری بافت­های استخوانی سطحی و ثبات مکانیکی سامانه ایمپلنتی را ارزیابی کنند.

از این رو، محدودیت این مقاله این است که ثبات مکانیکی سامانه ایمپلنتی ارزیابی نشده است. به طور قطع مشخص نشده است که آیا رشد درونی استخوان باعث تقویت قدرت تحمل بار ایمپلنت ترکیبی در مقایسه با ایمپلنت کنترلی پیچی مرسوم می­شود. هرچند، یافته­های فعلی اهمیت کمیت و کیفیت بازسازی و رشد استخوان در فضای باز داخلی و همچنین قرارگیری استخوان در سطوح ایمپلنتی مجاور شیارها را تایید میکنند که عوامل مهمی جهت حفظ ثبات سامانه ایمپلنتی در بارگذاری میباشند. یک محدودیت دیگر این است که نتایج فعلی بدون بارگذاری داخلی در سامانه­های ایمپلنتی بدست آمده­اند. مشاهده شده است که بارگذاری میتواند باعث تحریک بازسازی در سطح ایمپلنت شود (بالداساری و همکاران، 2012) اما تاثیرات آن بر رشد درونی استخوان در فضای داخلی ایمپلنت بررسی نشده است. تمرکز مقاله پیش رو بر فرآیند اولیه ترمیم پس از کاشت و پیش از بارگذاری عملی بوده است.

  1. نتیجه­گیری

اندازه و معماری دهانه­های جانبی مارپیچ و کانال درونی توخالی در قسمت میانی ایمپلنت دندانی ترکیبی یک تکه باعث رشد درونی استخوان در اوایل دوره ترمیم پس از کاشت می­شود. بافت استخوانی جدید رشد یافته در فضای داخلی کیفیت قابل مقایسه با بافت استخوانی عادی داشت. کمیت استخوان جدید در قسمت شیار ایمپلنت ترکیبی شبیه کمیت ایمپلنت پیچی مرسوم بود. دهانه­های جانبی نیز می­توانند باعث افزایش کیفیت بافت­های استخوانی جدید در اوایل دوره ترمیم پس از کاشت شوند. این نتایج مهر تاییدی بر تاثیرگذاری مفهوم فضای باز در ایمپلنت­های ترکیبی جدید به عنوان سکویی جهت رشد فعال استخوان میباشند. موارد بکارگیری آتی میتواند شامل دارودهی محلی از طریق حفره بالایی ایمپلنت ترکیبی جهت درمان لانه­گزینی و تقویت بازسازی و رشد استخوان در مناطقی با استخوان کمتر، نقص حیاتی اندازه و بلند کردن سینوس باشد. با موفقیت این رویکردها، سامانه ترکیبی فعلی میتواند باعث گسترش مفهوم مرسوم یکپارچگی استخوانی شود.

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *