Knochenphysiologische Vorgänge bei der Defektheilung im Alveolarkamm

Abstract

Die Kenntnis knochenphysiologischer Zusammenhänge im Bereich des Alveolarkamms ist von entscheidender Bedeutung, um etwaige implantologische Therapiekonzepte nach Verlust von Zähnen und den damit verbundenen Hart- und Weichgewebsverlusten etablieren zu können. Sind die resultierenden knöchernen Defekte von einem bestimmten Ausmaß, ist nach wie vor die Augmentation von autologen Transplantaten der Goldstandard in der Implantattherapie. Neben den osteoinduktiven, osteogenetischen und osteokonduktiven Eigenschaften der autologen Transplantate und der damit verbundenden positiven Vorhersagbarkeit des augmentativen Verfahrens weiß man um den Nachteil der zeitbedingten Resorption. In der Literatur werden aus diesem Grund verschiedene Möglichkeiten der Verringerung der Resorptionstendenz diskutiert. Im Rahmen einer Studie konnte gezeigt werden, dass autologe Beckenkammtransplantate bei großen Defekten sowohl mit Periostabdeckung als auch mit einer porcinen resorbierbaren Membranabdeckung nach 3 Monaten vollständig eingeheilt sind. Es konnte weiterhin herausgearbeitet werden, die zusätzliche Verwendung von Membranen bietet keinen Vorteil gegenüber der Periostabdeckung in Hinsicht auf die Rate der Knochenneuformation. Das Defektmodell der Extraktionsalveole war Bestandteil weiterer Untersuchungen. Nach der Extraktion von Zähnen resultiert ein unweigerlicher Verlust von Knochen in vertikaler und horizontaler Dimension. Es exisitieren in der Literatur dazu verschiedene Konzepte des Zeitmanagements der Implantatsetzung. Um funktionellen und ästhetischen Ansprüchen der implantprothetischen Rehabilitation in Bereichen extrahierter Zähne gerecht zu werden, wurde der zeitliche Heilungsverlauf in der Alveole beschrieben. Gleichzeitig wurde evaluiert, ob eine Augmentation der Alveole einen Einfluss auf die Geweberegenation hat. Der Fokus der beiden ersten Untersuchungen lag auf der metrischen Analyse der Knochenneuformation in der Alveole. Es zeigten sich große interindividuelle Varianzen bezüglich der Knochenneuformationsraten innerhalb der Alveolen. Im apicalen Bereich ist die Rate der Knocheneuformation gegenüber der coronalen Region größer. Folglich geht die initiale Knochenneuformation von apical aus. In einer zweiten Untersuchung wurde der Zeitraum 12 Wochen gewählt und die Knochenneuformation zwischen gefüllten und ungefüllten Alveolen verglichen. Es wurde ein signifikanter Unterschied in der Knochenneuformation dokumentiert. Im Vergleich zur Literatur wurde aber auch belegt, dass sich die Knochenneuformationsrate bei den gefüllten Alveolen nach sechs und 12 Wochen nicht unterschied. Folglich findet nach der ersten initialen Neuformation von Knochen innerhalb der ersten sechs Wochen im weiteren zeitlichen Heilungsverlauf nur noch eine Reifung des Knochens statt. Anhand der vorgestellen Untersuchungen wurde auch gezeigt, dass zu beiden Zeitpunkten neben großen Varianzen in der Knochenneuformation auch verschieden große Anteile an provisorischer Matrix dokumentiert wurden. Die provisorische Matrix wird beschrieben als mesenchymale Zellen, die in faserartiges Bindegewebe eingebettet sind. Die Analyse des osteogenen und angiogenen Potentials dieser provisorischen Matrix nach 4, 6 und 12 Wochen war Bestandteil der folgenden Untersuchungen. Es wurden augmentierte und nicht augmentierte Alveolen in die Untersuchungen einbezogen. Dabei wurden immunhistochemische Verfahren eingesetzt. Mit den verwendeten Antikörpern konnte ein hohes osteogenes Potential der provisorischen Matrix zu jedem untersuchten Zeitpunkt nachgewiesen werden. Die osteoblastäre Aktivität geht von apical aus. Nach vier Wochen ist diese am ausgeprägtesten und nimmt bis zum Zeitpunkt 12 Wochen ab. Das angiogene Potential verhält sich dazu konform. Das Augmentationsmaterial zeigte zu keinem Zeitpunkt der Untersuchungen einen Einfluss, weder auf das osteogene noch auf das angiogene Potiential der provisorischen Matrix. Zusammenfassend ist zu sagen: nach den ersten vier bis sechs Wochen findet ein Schub an Knochenneuformation statt, anschließend erfolgt nur noch eine Reifung der osteogenen Zellen. Zu jedem Zeitpunkt sowohl bei den festen knöchernen Bestandteilen als auch bei den Anteilen der provisorischen Matrix existieren große interindividuelle Variationsbereiche. Das Augmentationsmaterial Bio-Oss Collagen wirkte sich dabei weder nachteilig auf die Knochenneuformation noch auf das osteogene oder vaskuläre Potential aus. Klinisch gesehen gilt es daher zu berücksichtigen, dass eine Implantation bereits nach 4 - 6 Wochen suffizient möglich ist.

Further knowledge about the healing process of the alveolar ridge after tooth extraction is necessary to enhance functional and esthetic requirements in implant therapy. In cases of severe atrophy of the alveolar bone augmentation prodcedures with autogenous bone is still gold standard. The advantages of autogenous grafts are their osteogenic, osteoconductive and osteoinductive properties. However, the augmentation of the alveolar ridge by the use of these grafts has been shown to result in a partial resorption of the graft. Therefore different methods reducing the tendency of resorption are discussed in the literature. Our study demonstrated that after iliac bone grafting, sufficient revascularization of the corticocancellous bone grafts were seen after a 3-months time period. The additional use of resorbable collagen membranes did not show particular advantages compared with solely periosteal coverage of the grafts regarding the revascularization of the graft and new bone formation rate. The biology of the healing of the extraction socket was investigated in the following studies. It is known that tissue alterations following the removal of a tooth occur as bone loss in both the horizontal and vertical dimensions. Two studies evaluated histomorphometrically the rate of new bone formation in the extraction socket after different time points within the first 3 months as well as the possible influence of augmentation prodcedures with xenogenic bone. Both studies revealed great interindividual variations in the amount of bone formation within the extraction sockets. Furthermore the bone formation rate in apical region of the socket was significantly higher within the first weeks than in the coronal region. The rate of new bone formation in ungrafted sockets is higher than in sockets augmented with bovine bone, but the overall amount of hard tissue (new bone and bovine bone) is similar. The amount of bone formation found in grafted and ungrafted sockets after 6 weeks is comparable to that found after 12 weeks, suggesting an initial boost of bone formation within the first 6 weeks followed by a maturation of the bone. Furthermore, the studies demonstrated that other than new bone formation, the histological biopsies also showed regenerating fibrous tissue to a varying amount. This regenerating tissue is characterized through mesenchymal cells (MC) embedded in a fibrous matrix, called provisional matrix. In further studies the osteogenic and endothelial potential of the mesenchymal cells embedded in this provisional matrix, in the ungrafted and grafted sockets, was evaluated after 4, 6 and 12 weeks healing time. Immunohistochemical analyses with specific monoclonal antibodies revealed a high osteogenic potential of the cells. The osteoblastic activity was highest after 4 weeks of healing period. The active zone of bone formation is found in the apical region of the extraction socket during the early healing phase, shifting to the coronal region after 12 weeks. The density of the vessels is concurrent to the maturation of osteoblasts. The augmentation material did not influence the osteogenic or endothelial potential of the mesenchymal cells of the provisional matrix. It can be concluded that after an initial boost of bone formation within the first six weeks after tooth extraction follows the maturation of bone. At every investigated time point of socket healing interindividual variations in bone formation and amounts of provisional matrix were found. Bio-Oss Collagen as augmentation material did not have an influence the osteogenic and endothelial potential. These studies indicate that implants can be safely inserted after four to six weeks after tooth extraction.