Die Erfolgs- und Überlebensstatistiken dentaler enossaler Implantate erreichen einen Wert von über 90% in einem Zeitraum von ca. 15 Jahren. Diese hohe Vorhersagbarkeit und die generelle Zuverlässigkeit der Behandlungsmethode lassen das Indikationsspektrum stetig breiter werden. Viele lokale, aber auch systemische Erkrankungen, die vor einem Jahrzehnt als absolute Kontraindikationen angesehen wurden, werden mittlerweile als vorübergehende Kontraindikationen eingestuft. Die Situationen, die aufgrund eines progredienten Knochenabbaus zunächst eine Implantation nicht erlauben, werden regelmäßig mit Hilfe von Knochen augmentierenden Verfahren für eine Implantatpositionierung vorbereitet. Diese Erweiterung des Behandlungsspektrums begründet einen Forschungszweig, der sich mit dem Metabolismus des Knochens und mit der Biologie der Knochenzellen beschäftigt. Die regenerative Ausheilung eines Knochendefektes im Bereich des Alveolarknochens ist unter Anwendung unterschiedlicher Materialien möglich. Entscheidend ist, eine Auswahl und die weitgehend optimale Kombination der verfügbaren Materialien zu treffen, um die Zuverlässigkeit des Verfahrens und die Prognose der enossalen Implantate zu gewährleisten. Wir untersuchten klinisch und histologisch eine kreuzvernetzte Kollagenmembran in Kombination mit einem Knochenersatzmaterial bovinen Ursprungs bei der präimplantologischen Augmentation zahnloser Kieferabschnitte. Die klinischen Beobachtungen zeigten eine komplikationsarme Einheilung der Weichgewebe in den Operationsgebieten. Die verwendete Kollagenmembran erwies sich als eine sichere Barriere und führte selbst im Falle einer Freilegung nicht zu einer spürbaren Entzündungsreaktion. In keinem dieser Fälle kam es zu einer vorzeitigen Intervention, vielmehr haben sich alle exponierten Bereiche durch eine Heilung per sekundam geschlossen. Die Gewebeakzeptanz einer Kollagenmembran wird charakterisiert durch die Einlagerungsfähigkeit des Kollagens in das Weichgewebe; unseren In-vitro-Beobachtungen nach ist diese Eigenschaft für die Membranfunktion nachrangig. In-vitro zeigten die Osteoblasten, die auf verschiedenen Membranen positioniert und dabei lediglich durch die Diffusion ernährt wurden, ähnliche Differenzierungsmuster nach 21 Tagen der Kultivierung, wie die Zellen im Kontrollmedium. Der neu generierte Knochen, der an den Knochenersatzmaterialpartikeln appositionell entstanden ist, ist sowohl unter der neuen Testmembran als auch unter einer als Goldstandard bekannten e-PTFE-Membran in ähnlich hoher Menge entstanden. Die e-PTFE-Membran zeichnet sich im Fall einer Exposition dadurch aus, dass eine Entzündungsreaktion aufgrund der Plaqueadhärenz das ganze Regenerationsergebnis in Frage stellen kann. Die von uns vorgeschlagene Kombination verzichtet auf den Zusatz autologen Knochens, da die osteokonduktiven Eigenschaften des Knochenersatzmaterials als ausreichend angesehen werden und das augmentative Vorgehen insgesamt vereinfacht werden soll. Neben einer verlässlichen Qualität ist die räumliche Stabilität des Augmentationsergebnisses für das Einbringen eines Implantates bei einem zweiphasigen Verfahren wichtig. Wird an einem eingesetzten Implantat ein Knochendefizit einzeitig aufgefüllt, sollte die Vorhersagbarkeit der knöchernen Integration der exponierten Implantatfläche gewährleistet sein. Erst der Umbau des Augmentats in der Remodeling-Phase während der Implantatfunktion unter Belastung gibt die endgültige Auskunft über die Stabilität der erreichten Verhältnisse. Wir haben die Knochenumbau- bzw. -abbauvorgänge anhand von klinischen Daten sowie der Parameter des Knochenmetabolismus und der Entzündung an den in einen augmentierten Knochen eingebrachten Implantaten und – im Vergleich − an natürlichen Zähnen nachverfolgt. Die Ergebnisse zeigen keine Unterschiede in der Entwicklung der erhobenen Verlaufsparameter zwischen den eigenen Zähnen und den Implantaten, die bis zu drei Jahre unter Belastung in einem vorher augmentierten Knochen in 22 Patienten funktionieren. Diese Patienten gehören zu der Gruppe ehemals an einer Parodontitis erkrankter Patienten, die nach der Therapie dank eines regelmäßigen Kontroll- und Nachsorgesystems über Jahre als parodontal stabil anzusehen sind. Die klinischen Entzündungsparameter für die Beurteilung der Zahnfleisch- und der Taschensituation sind nicht sensitiv genug, um ein Frühstadium der Entzündungsreaktion zu identifizieren. Die Analyse der paraklinischen Parameter aus dem Sulkusfluid bietet mit der Auswahl des Calprotectins die Möglichkeit, die Aktivität neutrophiler Granulozyten zu erfassen. Da diese Zellen als erste in der Abwehrkette ihre Aktivität steigern und im Bereich des Zahnsulkus in großer Menge vorhanden sind, kann die Schwankung der Calprotectinmenge als Marker für eine frühe Entzündungsstufe verwendet werden. Das Verhältnis zwischen dem im Sulkusfluid enthaltenen Calprotectin und der Aktivität der Myeloperoxidase, einem für die neutrophilen Granulozyten charakteristischen Enzym, ist von uns in einer Longitudinalbeobachtung untersucht worden. Die gefundenen Korrelationen lassen die Schlussfolgerung zu, dass es sich bei dem im Sulkusfluid gemessenen Calprotectin um ein von Granulozyten, die durch die Zytokineinwirkung aktiviert werden, freigesetztes Protein handelt. Künftige Studien müssen an großen Patientengruppen die Zuverlässigkeit dieses Parameters longitudinal bestätigen. Neben einem Schnelltest für die Calprotectinbestimmung in den Stuhlproben für die z.B. an einem Morbus Crohn Erkrankten, der eine Schnelldiagnostik hinsichtlich einer Rezidiventwicklung ermöglicht, kann über seine Validierung für das Sulkusfluid nachgedacht werden. Das Risiko der Entstehung einer Periimplantitis steigt proportional zu der jährlich wachsenden Zahl der inserierten Implantate. Wenn auch der augmentierte Knochen – solange weitgehend die Entzündungsfreiheit vorherrscht – stabil bleibt, leiden im Falle einer persistierenden Entzündung nicht allein die augmentierten, sondern auch die ortständig vorhandenen periimplantären Gewebe unter Destruktionserscheinungen. Eine solche Entzündung führt zu einer mikrobiellen Kontamination der periimplantären Umgebung und der exponierten Implantatoberfläche. Diese Oberfläche lässt sich mit nur wenig Effizienz dekontaminieren oder reinigen. Dabei ist erst eine Wiederherstellung der entzündungsbedingt zerstörten Knochen-Implantatkontakte ein definitives Therapieergebnis. Hier zeigen die Tierexperimente der letzten Jahre erste Therapierfolge. Die größten Schwierigkeiten für einen vorhersagbaren Therapieerfolg stellen Unregelmäßigkeiten rauher Implantatoberflächen dar. Die Bearbeitung mit Hilfe eines Er:YAG-Lasers bietet die größten Vorteile vor vielen anderen Alternativen. Die Energie des Lasers lässt die Kühlflüssigkeit an der Oberfläche verdampfen, die bearbeitete Oberfläche bleibt nahezu unberührt. Die Wiederanhaftung der vitalen Osteoblasten demonstriert, dass die Implantatoberfläche nicht nur frei von Bakterien sondern auch effektiv von den Toxinen befreit wird, wenn unter optimalen Bedingungen gearbeitet werden kann. Die optimalen Bedingungen bedeuten einen Zugang zur Implantatoberfläche in einem 90º Winkel. In der klinischen Anwendung ist ein solcher Zugang zu den tiefen kraterförmigen Knochendefekten an runden Implantatoberflächen selten möglich. Die klinische Erprobung erbrachte zwar einige positive Resultate, sofern die Defektmorphologie günstig war, eine klinische Fallserie oder eine kontrollierte Studie stehen allerdings noch aus. Die weitere Entwicklung sowohl auf dem Knochenersatzmaterialsektor als auch im Bereich der resorbierbaren Trägermaterialien, die die Bindungsvalenzen für die Kopplung von aktiven Molekülen vorhalten, kann die Forschungsaktivitäten sowohl auf dem Gebiet der Knochenaugmentation als auch dem der Therapie der Folgen einer periimplantären Entzündung in nächster Zukunft wesentlich beeinflussen.
Survival and success rates of dental osseous implants are well documented and are recorded exceeding a 90% rate for an observation period of more than 15 years. This long-term predictability combined with high safety levels for the treatment concept explains continuous growth of lists for indications. Various local and also systemic disorders which had been considered as absolute contra-indications a decade ago are meanwhile widely accepted being temporary. Cases sufferring from severe loss of alveolar bone without any possibility of an implant installation will become now augmented in defficient areas regularly by means of Guided Bone Regeneration (GBR), transplantation of autogenous bone, etc. for creating an adaquate recipient site for an implant placement. These extended treatment modalities gave rise to a whole research branch investigating bone cell biology and bone metabolism. Various grafting materials are considered suitable for bone regenerating purposes in defficient sites. Among all materials available a search for best performing combination appears likely to further improve the outcomes of the technique and the prognosis of endsseous implants. Therefore a new cross-linked collagen membrane has been evaluated clinically and histologically when combined with Deproteinized Bovine Bone Mineral (DBBM) for augmenting alveolar ridge defects prior to implant installation. Almost uneventful healing of the soft tissues in the area of membrane protected grafting was observed clinically. The collagen membrane we used in the test group prooved suitable barrier properties and no visible signs of an inflammatory reaction were detectable in case of dehiscent healing associated with membrane exposure. Furthemore none of these dehisced sites requested a premature surgical intervention, all areas exposed healed via secondary epithelization without exception within 2 to 4 weeks. The integration rate of a collagen membrane into soft tissues is considered to express the grade of biocompatibility. According to our data from an in vitro experiment this property of a collagen device is secondary to characterizing its function. Osteoblasts placed on top of different membranes without any contact to the medium received nutritional support only via diffusion across membrane material. The results demonstrated similar differentiation pattern of cells after 21 days of culture in this in vitro study for all experimental conditions and for controls. A randomized controlled trial revealed similar amounts of appositionally formed bone around granules of bone substitute in both, the test group using the collagen membrane and the control group using ePTFE membranes considered the gold standard in bone augmentation, respectively. The ePTFE membranes are known to develop severe inflammatory reaction due to massive accumulation of plaque in case of soft tissue dehiscency. This inflammatory process can jeopardize the result of augmentation procedure in general. The combination of DBBM and the new cross linked collagen membrane we suggested to use without any additives of autogenous bone due to outstanding osteoconductive properties of the substitute, thus conducting simplification of the augmenting procedure in general. Besides the quality of newly gained mineralized tissue, the three dimensional stability of the area augmented is crutial for implant installation in a two stage approach. In a one stage approach an exposed implant surface will be augmented subsequently to implant placement. The predictability of osseous integration on such an exposed area is crutial to long term stability and function of this implant. The remodeling of newly generated mineralized tissue after implants become loaded finally determines the outcome of augmentation procedure. We monitored such remodeling process recording clinical parameters and assessing marker levels for bone metabolism and inflammatory reaction in the peri-implant crevicular fluid obtained at implants inserted in previously augmented areas. Comparing these parameters with the levels obtained in natural contralateral dentition in the same group of patients, the results did not differ statistically significant between teeth and implants being loaded during past three years in 22 patients. All patients included were suffering from generalized chronic periodontitis and underwent periodontal treatment followed by periodontal supportive therapy program within the Department of Periodontology. Thus, documenting good compliance and high level of oral hygiene, these patients are facing highly predictable stability of remaining attachment apparatus and of the implants integrated. Nevertheless, clinical signs of gingival and periodontal inflammation are not sensitive enough to tacle an inflammatory onset at early stages. Therefore the analyses of pre-clinically reacting inflammatory markers and especially of Calprotectin in the gingival crevicular fluid (GCF) gives a chance to assess an increasing activity of neutrophile granulocytes. Known to be a first defense row in the host response cascade, an increase in granulocyte’s activity reflected by increased levels of Calprotectin in the GCF may be helpful in determining earliest stages of inflammatory reaction. To validate the correlation between Calprotectin levels detected in the GCF and myeloperixidase activity – an enzyme considered characteristic for neutrophile granulocytes – a longitudinal assessment of both compartments has been conducted. The correlation co-efficients we could discover supported our thesis that Calprotectin levels assessed in the GCF are mainly related to granulocytes which had been activated by increasing levels of pro-inflammatory cytokines thus secreting increased amounts of the protein. Future studies have to confirm the validity and predictability of this parameter in greater cohorts longitudinally. There is a chair side test for determination of Calprotectin level in faecis for assessment of relapse in Morbus Crohn disease available. A similar chair side test for longitudinal monitoring of periodontally involved patients during supportive periodontal therapy may contribute to improving the diagnostic tools we currently aware of. The risk to develop a peri-implantitis is constantly increasing as the numbers of implants inserted are increasing annually. Even though we could demonstrate the stability of augmented bone in an uninflamed environment, in case of persisting inflammation not only augmented regions will become affected, but original peri-implant alveolar bone will suffer destructive processes. Such persisting inflammation is associated with peri-implant infection and consecutive contamination of implant surface with microorganisms similar to those known to have part in onset of periodontitis. These affected implant surfaces are very difficult to debride and to decontaminate and they suffer from peri-implantitis if bone areas are involved. Re-osseointegration of such exposed surfaces with newly created bone-to-implant contacts is an absolute goal in terms of peri-implantitis treatment. Recent animal experiments show first successful steps in achieving re-osseointegration. Rough implant surfaces are the most difficult areas to treat with a predictable outcome. The surface oblation by means of an Er:YAG laser beam is one of the most promising options among various treatment strategies. The laser energy evaporates the cooling fluid on the implant surface without affecting the surface itself. The re-attachment of osteoblasts demonstrated in vitro indicated that Er:YAG laser could effectively debride adherent microorganisms from contaminated implant surfaces and sufficiently decontaminated it from the toxins under optimized application conditions for the laser beam. The optimized conditions for the application of a laser beam request a perpendicular access to the surface to be treated. Therefore the clinical implementation of this method may be limited since peri-implant infrabony defects are usually narrow and rather cercumferential to the round diameter of an implant. Although first clinical cases with appropriate defect morphology turned to be successful there is no case controlled or randomized controlled study currently available. Further research efforts should focus at the optimization of bone substitutes and their osseoconductive and –inductive properties, taking also in consideration the development of degradable slow release devices containing binding potentials for bioactive molecules. These research activities may contribute to the field of bone augmentation as well as to the efficacy improvement in strategies managing peri-implantitis in future.
