In-vitro-Untersuchungen von biokompatiblen Werkstoffen in der Oralchirurgie mit hochauflösender Synchrotronbildgebung

Abstract

Dentale Implantate sind fortwährend Kaukräften ausgesetzt, deren Kinematik und Richtung stochastischer Natur ist und starken Schwankungen unterliegt. Die Materialbeanspruchung durch dynamische Belastung wurde bisher in der Literatur nur in Form der Darstellung ihrer Konsequenzen behandelt. Die Ursachen für letztere sind jedoch nicht abschließend geklärt. Um sie zu erkunden, wurden In-vitro-Untersuchungen dentaler Implantate unter Belastung durchgeführt. Titanimplantate sind opake Objekte mit typischen Abmessungen im Millimeterbereich. Mittels Synchrotron-Radiographie bei hoher räumlicher Auflösung sowie bei hohem Bildkontrast kann ihr Inneres zerstörungsfrei und maßstabsgetreu abgebildet werden. Der Einsatz dieser Technologie hat erstmalig die Untersuchung des Implantat-Abutment-Komplexes vor, während und nach mechanischer Belastung in vitro erlaubt. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit ist die Existenz eines Mikrospaltes zwischen Implantat und Abutment nachgewiesen worden. Ferner wurde die Öffnung dieses Mikrospaltes unter Druck untersucht. Die quantitative Bestimmung der Spaltbreite erfolgte hierbei durch einen Vergleich von gemessenen und simulierten Röntgenbildern des Implantats.

Dental implants are exposed to dynamic loading, caused by the masticatory process, with axial and extra-axial forces in a stochastic manner. The material wear as a result of this fatigue loading has so far been discussed in the literature only by means of its consequences while the causes for the latter remain unknown. Hence, dental implants have been investigated in vitro under load to shed light on the reasons for implant failure. Implants made of titanium are opaque objects with typical dimensions in the millimetre range: by applying synchrotron-based radiography with high spatial resolution and high contrast one can depict their inner structure in a non-destructive and scale-preserving manner. The implant-abutment system could thus be studied for the very first time in vitro before, during and after loading. Within the frame of this work the existence of a microgap between implant and abutment has been proved. The opening of this gap has been studied under load. The gap width was quantitatively determined by comparing measured and simulated radiographs of the implants.