Biological and biomechanical evaluation of bone remodelling and implant stability after using an osteotome technique
Abstract
enAbstract: The influence of the osteotome technique on the osseointegration and biomechanical behaviour of cylinder implants (SLA, ITI®) was compared with conventional preparation of the implant site in an animal model. A total of 56 implants were placed in the cranial and caudal tibia condyle of six Göttinger minipigs. The implant site was prepared either by the conventional technique with drills (control group A) or by the osteotome technique (experimental group B). Resonance frequency measurements (RFMs) were made on each implant at the time of fixture placement and at the time of scarification. Half of the minipigs were sacrificed 7 days and 28 days after implant placement and the implants were removed with the surrounding bone. Bone tissue responses were evaluated by histological analysis and removal torque testing. For histological evaluation 30–50 μm-thick ground sections were examined. Biomechanical testing revealed a significantly higher stability of implants in the control group (A) than in the experimental group (B) (P=0.004) at day 7. After 28 days implant stability in the control group remained significant higher (47%) than those of group B (P>0.001). RFM demonstrated no significant difference between both groups and during the experimental course. Histological analysis demonstrated fractured trabeculae in peri-implant bone in the experimental group at day 7, while they were not posed at day 28. We conclude that the decreased implant stability by using the osteotome technique is based on microfractures in peri-implant bone.
Résumé
frL'influence de la technique d'ostéotomie sur l'ostéoïntégration et le comportement biomécanique d'implants cylindriques (SLA, ITI®) ont été comparés à la préparation conventionnelle d'un site implantaire dans un modèle animal. Cinquante-six implants ont été insérés dans des condyles de six mini-porcs. Le site implantaire a été préparé soit par la technique conventionnelle avec les fraises (groupe contrôle A) soit par la technique d'ostéotomie (groupe expérimentale B). Des mesures de fréquence de résonnance (RFM) ont été effectuées sur chaque implant au moment du placement du pilier et au moment de la scarification. La moitié des mini-porcs ont été euthaniasiés à sept jours et 28 jours après le placement de l'implant, et les implants ont été enlevés avec l'os avoisinant. Les réponses tissulaires osseuses ont étéévaluées par analyse histologique et par les forces de torsion lors de l'enlèvement. Pour l'évaluation histologique, des coupes en bloc de 30 à 50 μm ont été examinées. Le test biomécanique a révélé une stabilité significativement plus élevée des implants dans le groupe contrôle A que dans l'expérimental B (P=0,004) au jour 7. Après 28 jours la stabilité implantaire dans le groupe contrôle restait significativement plus importante (47%) que dans le groupe B (P>0,001). Le RFM n'a démontré aucune différence significative entre les deux groupes. L'analyse histologique a mis en évidence des trabécules fracturées dans l'os paroïmplantaire du groupe expérimental au jour 7 mais pas au jour 28. La diminution de la stabilité implantaire lors de l'utilisation de la technique d'ostéotomie serait donc due aux microfractures de l'os paroïmplantaire.
Zusammenfassung
deAn einem Tiermodell wurde der Einfluss der Osteotom-Technik auf die Osseointegration und das biomechanische Verhalten von Zylinderimplantaten (SLA, ITI®) verglichen mit der konventionellen Präparation eines Implantatbettes untersucht. Man setzte Implantate in den cranialen und den caudalen Kondylus bei der Tibia von 6 Göttinger Meerschweinchen, insgesamt 56 Implantate. Das Implantatbett präparierte man entweder mit der konventionellen Technik unter Zuhilfenahme von Bohrern (Kontrollgruppe A) oder mit der Osteotom-Technik (Versuchsgruppe B). Unmittelbar nach der Implantation und vor der Opferung der Tiere wurde an jedem der Implantate eine Resonanzfrequenzmessung (RFM) durchgeführt. 7 und 28 Tage nach der Implantation opferte man je die Hälfte der Versuchstiere und entnahm die Implantate mitsamt dem umliegenden Knochen. Die Knochenreaktion beurteilte man in histologischen Analysen und bestimmte zusätzlich die nötigen Ausdrehkräfte. Für die Histologie untersuchte man 30–50 μm dicke Grundschnitte. Am 7. Tag wiesen die Implantate der Kontrollgruppe (A) in den biomechanischen Tests eine signifikant höhere Stabilität auf, als diejenigen der Versuchsgruppe (B) (P=0.004). Auch nach 28 Tagen blieb die Implantatstabilität in der Kontrollgruppe signifikant grösser (47%) als in der Versuchsgruppe (P>0.001). Die RFM zeigte im Verlauf des Versuchs zwischen den beiden Gruppen keine signifikanten Unterschiede. In den histologischen Untersuchungen fand man in der Versuchsgruppe am 7. Tag gebrochene Spongiosabälkchen im periimplantären Knochen. Nach 28 Tagen traten sie nicht mehr auf. Wir schliessen daraus, dass die verringerte Implantatstabilität beim Einsatz der Osteotom-Technik auf Mikrofrakturen im periimplantären Knochen beruht.
Resumen
esSe comparó la influencia de la técnica de osteotomía en la osteointegración y el comportamiento biomecánico de implantes cilíndricos (SLA, ITI) con la preparación convencional del lugar de implante en un modelo animal. Se colocaron un total de 56 implantes en cóndilo craneal y caudal de la tibia de 6 minicerdos Göttinger. El lugar de implante se preparó por medio de una técnica convencional con fresas (grupo de control A) o por medio de una técnica de osteotomía (grupo experimental B). Se realizaron mediciones de frecuencia de resonancia (RFM) en cada implante en el momento de colocar las fijaciones y en el momento del sacrificio. La mitad de los minicerdos se sacrificaron a los 7 días y 28 días tras la colocación de los implantes y los implantes se recogieron con el hueso circundante. Se evaluaron las respuestas del tejido óseo por análisis histológico y pruebas de torque de remoción. Para la evaluación histológica se examinaron secciones de 30 a 50 μm de grosor. Las pruebas bimecánicas revelaron una mayor estabilidad en los implantes del grupo de control (A) que en los del grupo experimental (B) (P=0.004) al día 7. Tras 28 días la estabilidad de los implantes en el grupo de control permaneció significativamente mas alta (47%) que en aquellos del grupo B (P>0.001). La RFM no demostró diferencias significativas entre ambos grupos ni durante el transcurso del experimento. El análisis histológico demostró la presencia de trabeculas fracturadas en el hueso periimplantario en el grupo experimental al día 7, mientras que no se habían colocado aun en el día 28. Concluimos con que la estabilidad disminuida del implante por medio del uso de la técnica del osteotomo está basada en las microfracturas del hueso periimplantario.
