Einleitung Dentale Implantate aus Titan und Zirkonoxid weisen je nach Fertigungsprozess unterschiedliche Rauheiten auf, für deren Beschreibung sich der auf dreidimensionalen Messungen basierte Sa Wert in der Implantologie weitgehend etabliert hat. Von den optischen Messverfahren generiert die Weißlichtinterferometrie (WLI) die genauesten Sa Werte. Aber auch im Rasterelektronenmikroskop (REM) kann der Sa Wert mittels Shape-from-shading Methode einfach ermittelt werden. Die Arbeit soll nicht nur die Fragen beantworten, welche Unterschiede sich für die Rauheit verschiedener Implantate zeigen, sondern widmet sich auch dem Vergleich dieser beiden Messverfahren. Methodik Im ersten Abschnitt der Arbeit wurden REM Aufnahmen von 25 unterschiedlichen Implantatsystemen erstellt und diese anschließend nach Bestimmung der Rauheit durch WLI unter Berücksichtigung der Fertigungsprozesse miteinander vergleichen. Der zweite Teil der Arbeit vergleicht die beiden Messverfahren, indem zunächst mit planen Metallplättchen unterschiedlicher Rauheit eine WLI-Messung durchgeführt wurde, die zur Erstellung einer Eichgeraden diente. Anschließend wurde die zuvor durch WLI vermessene Rauheit der 25 Implantatmuster im REM unter Verwendung der ermittelten Eichgerade nachgemessen und die Werte verglichen. Ergebnisse Die in fünf Gruppen nach Art ihrer Herstellung zusammengefassten Implantatmuster wiesen in der REM-Bildgebung typische Mikrostrukturen auf. Einzelne Implantate zeigten Reste des eingesetzten Strahlguts. Im Boxplot zeigten sich beim Vergleich der Sa Werte vergleichbare Rauheiten bei geringer Streuung bei gestrahlt oder geätzten Implantaten (Gruppe 1) und anodisch oxidierten Implantaten (Gruppe 3) - im Median bei 1,36 bzw. 1,78 µm. Fast doppelt so hoch fiel die Streuung bei den gestrahlt-geätzten Implantaten (Gruppe 2) aus bei einem Median in etwa gleicher Höhe (1,76 µm). Wesentlich höher war nicht nur die Streuung bei den gesinterten und TPS-Implantaten (Gruppe 4) und den Zirkonoxid-Implantaten (Gruppe 5), sondern auch deren Median mit 3,75 bzw. 6,84 µm. Die Rauheitsunterschiede zwischen den Gruppen waren nach Kruskal-Wallis Test mit einem P-Wert von 0,019 signifikant. Der Vergleich der Messmethoden im zweiten Abschnitt der Arbeit zeigt die Grenzen der Shape-from-shading Technologie. Es gelang nur für einen Teil der Implantatmuster mit geringen Rauheiten bzw. Sa Werten von weniger als 2 µm, einen geeigneten Hochpass-Profilfilter einzustellen. Diese Werte lagen weit von der zuvor erstellten Eichgeraden entfernt. Schlussfolgerung Der Einfluss der Oberflächenrauheit auf die Osseointegration der verschiedenen Implantatsysteme wird in der Literatur widersprüchlich diskutiert, da unterschiedliche Verfahren und Filtereinstellungen der Rauheitsmessung keine Vergleiche zulassen. Der Methodenvergleich führte zu keinem befriedigenden Ergebnis, da die Shape-from-shading Methode keine verlässlichen und reproduzierbaren Daten liefern konnte.
Introduction Depending on the manufacturing process, dental implants made of titanium and zirconium dioxide provide different roughness values. The Sa value is based on three-dimensional measurements and has been established as a standard in implant dentistry. An optical measuring method, the white light interferometry (WLI) generates the most accurate Sa values. By using the shape-from-shading method, it is also possible to determine Sa data in the scanning electron microscope (SEM). This doctoral thesis not only intends to answer questions about the differences in the roughness of various implants but also to compare these two methods of measurement. Methods In the first part of this thesis, SEM images of 25 different implant systems were performed followed by a roughness measurement by WLI and a comparison in regard to the correspondent manufacturing processes. The second part compares the two measuring methods by first carrying out a WLI measurement with five flat metal plates of different roughness, which are used to create a calibration line. Subsequently, the roughness of 25 implant samples - previously measured by WLI - was re-evaluated in the SEM using the calibration line. Sa values of both methods were compared. Results The implant samples - sorted into five groups according to the manufacturing process - showed typical microstructures in SEM imaging. Single implants revealed remnants of the blasting material. The box plot showed comparable roughness values of 1.36 and 1.78 μm with low scattering in blasted or etched implants (group 1) and anodized implants (group 3). The scatter of Sa values in the group of blasted-etched implants (group 2) was almost twice as high, showing a similar median of 1.76 μm. Significantly higher was not only the scattering of the sintered and TPS implants (group 4) and the zirconia implants (group 5) but also their median of 3.75 and 6.84 microns. Roughness differences between the groups were significant according to Kruskal-Wallis test showing a P-value of 0.019. Comparison of the two measuring methods in the second section of the thesis indicated the limitation of the Shape-from-shading technology. A suitable high-pass profile filter was only available for a part of the implant samples with Sa values smaller than 2 μm. These values showed a high deviation from the previously generated calibration line. Conclusion The influence of surface roughness on osseointegration of different implant systems or surface treatments is contradictorily discussed in the literature as different methods and filter settings for roughness measurement techniques complicate comparisons. The shape-from-shading method could not provide reliable and reproducible data.
