Open Access

Jan Ralph Brandt

• Die mechanischen Belastungen auf die einzelnen Implantatkomponenten sind durch die Zunahme von implantatgetragenen Einzelzahnversorgungen gestiegen. Die Erforschung von effizienten Implantat-Abutment-Verbindungen (IAV) gewinnt daher stetig an Bedeutung. Die Rotationssicherung des Abutments im Implantat, insbesondere unter exzentrisch einwirkender Kaukraft, stellt dabei einen möglichen Schwerpunkt dar. Viele Implantathersteller propagieren die Rotationssicherheit bzw. -stabilität der von ihnen produzierten Implantat-Abutment-Verbindungen. Veröffentlichungen zu diesem Forschungs-schwerpunkt liegen dagegen nur im geringen Maße vor. Daher sollte die vorliegende Arbeit zu diesem Aspekt einen Beitrag leisten. Zur Bewertung des Verhaltens von Implantat-Abutment-Verbindungen bezüglich ihrer Rotationsfestigkeit bei zentrischer und exzentrischer Belastung wurden 17 handelsübliche Implantatsysteme in die vorliegende Versuchsreihe einbezogen. Die Implantatsysteme werden nach ihrer Verbindungsgeometrie in konische, Stoß- und andersartige Verbindungen unterschieden. Insgesamt wurden sieben konische (Ankylos®, Astra Tech®, Bego®, ITI Straumann® Bone Level, ITI Straumann® Massiv Abutment, Nobel Biocare™ Nobel Active, Osstem Co. Ltd.), sechs Stoß- (Bredent medical, Camlog®, Nobel Biocare™ Replace Select, SICace® 4.0, SICace® 5.0 und Xive® S plus) und vier andersartige (Heraeus IQ:Nect®, ITI Straumann® synOcta® (Fräszylinder mit Oktagon), ITI Straumann® synOcta® (Fräszylinder ohne Oktagon)) Verbindungen getestet. Für jedes System sind fünf Prüfkörper hergestellt worden, um den bleibenden Versatz zwischen dem Implantat und dem Abutment bei insgesamt acht Kraftstufen zwischen 25N-200N zu ermitteln. Jeder der 85 Prüfkörper wurden mit speziell angefertigten Edelstahlrohren versehen. Auf diese Rohre wurde Reflektoren aus Kunststoff aufgebracht. Die Kaufunktion ist dabei mit einem zweidimensionalen Kausimulator imitiert worden. Der „Frankfurter Kausimulator“ wurde speziell für die Testung von Implantat-Abutment-Verbindungen konstruiert und gebaut. Die Simulation des exzentrischen Kraftvektors wurde durch das Verschieben von Krafteinleitungsstäben (KES) in der Horizontalebene simuliert. An die Zahnbreite (in mesiodistaler Richtung) eines menschlichen Prämolars angelehnt, ist eine Verschiebung der Krafteinleitungsstäbe bis maximal 3,5mm jeweils zu jeder Seite vorgenommen worden. Zwei Laserwegsensoren erfassten die Positionsänderung der Reflektoren. Insgesamt fanden pro Reflektor zwei Messungen statt. Die erste Messung erfolgte vor der Belastung, wohingegen die zweite Messung nach der Belastung vorgenommen wurde. Die Differenz beider Messungen ergab so den zurückgelegten Weg der Reflektoren. Daraus lässt sich dann der Winkel α ermitteln und durch Anwendung einer trigonometrischen Formel der bleibende Versatz in Grad bestimmen. Nach statistischer Auswertung der gewonnen Daten stellte sich heraus, dass die giebelförmige Implantat-Abutment-Verbindung des BPI®-Implantatsystems aus der Gruppe der andersartigen Verbindungen den kleinsten bleibenden Versatz (0,047°) zwischen dem Implantat und dem Abutment zeigte. Die konischen Implantat-Abutment-Verbindungen zeigten zwar einen größeren bleibenden Versatz (0,05°-0,373°), konnten sich dennoch von der schraubenlosen Verbindung des Heraeus IQ:Nect®-Systems (0,46°) und den Stoßverbindungen (0,471°-0,99°) abheben. Bei zwei Verbindungen (ITI Straumann® synOcta® (Fräszylinder mit Oktagon) und das ITI Straumann® synOcta® (Fräszylinder ohne Oktagon)) aus der Gruppe der andersartigen Implantat-Abutment-Verbindungen kam es bei allen Prüfkörpern zu einer Lockerung der Aufbauteile. Die Ergebnisse der Rotationsfestigkeit für die in dieser Untersuchung geprüften Implantat-Abutment-Verbindungen liegen innerhalb der von Binon 1996 formulierten Stabilitätsrichtwerte von bis zu 5° Rotationsfreiheit an der Implantat-Abutment-Verbindung. In der Publikation von Binon aus dem Jahre 1996 konnten bei genauerer Betrachtung aus methodischen Gründen Rotationsveränderungen erst ab einem Wert von 1,94° gemessen werden. Somit könnte eine Erklärung für den von Binon angegebenen Richtwert einer komplikationslosen Rotation von 2º, welche eine zusätzliche Stabilisierung des "screw joint" bewirke, vorliegen. Ein Fokus der Implantathersteller liegt seither auf der Weiterentwicklung der Konstruktionsprinzipien und Fertigungs-möglichkeiten für Implantat-Abutment-Verbindungen und implantatgetragenen Suprastrukturen. Eine rotationsfreie Verbindung scheint nach den Ergebnissen dieser Untersuchung dennoch bis heute nicht erreicht. Die geometrische Ausgestaltung des Implantat-Abutment-Komplexes ist für das Ausmaß des bleibenden Versatzes einer der entscheidenden Einflussgrößen. Der Konus als Grundgeometrie wirkt einem Verdrehen des Abutments effizienter entgegen als horizontal gefügte Flächen. Schlussfolgernd könnte, auch anhand der ermittelten Ergebnisse sowie nach weiterführenden Forschungen, in Betracht gezogen werden, dass die von Binon 1996 formulierten Richtwerte heute nicht mehr bindend sind.
• The mechanical loads on each individual implant component rose by the increase of treatment with implant-supported single crowns. Therefore the research of efficient implant/abutment joints constantly gains from there significance. The rotational resistance of the implant/abutment joint, in particular under eccentrically chewing forces, may represent a possible focus. On one hand many implant manufacturers promote rotation security and stability of their implant/abutment joints on the other hand there is only a few amounts of studies to this main point of research. In this manner the presented work should make a contribution to this aspect. This study examined the behaviour of 17 different implant systems concerning their rotational displacement during centric and eccentric loading. Regarding the implant/abutment design this study included seven tapered joints (Ankylos®, Astra Tech®, Bego®, ITI Straumann® Bone level, ITI Straumann® massif Abutment, Nobel Biocare™ Nobel Active, Osstem CO became. Ltd.), six flat to flat joints (Bredent medical, Camlog®, Nobel Biocare™ Replace Select, SICace® 4,0, SICace® 5,0 and Xive® S plus) and four not assignable joints (Heraeus IQ: Nect®, ITI Straumann® synOcta® (milling cylinder with Octagon), ITI Straumann® synOcta® (milling cylinder without Octagon). For each system five test bodies were manufactured and loaded with chewing forces from 25N up to 200N. Each of the 85 test bodies were provided with particularly made stainless steel pipes. On these pipes reflectors from plastic were applied. The chewing function was imitated with a two-dimensional chewing simulator. „The Frankfurt chewing simulator“ was designed and built particularly for testing implant/abutment interfaces. The simulation of the eccentric force vector was simulated by shifting the force transmission bars in the horizontal plane. Leaned against the width of a human premolar (mesio-distal direction), a shift of the force transmission bar up to maximally 3.5mm was made to each side. Two laser way sensors seized the change of position of the reflectors. Overall two measurements took place per reflector. The first measurement took place before the load whereas the second measurement after the load was made. The difference of both measurements showed the way which the reflectors moving caused by the loading. With a trigonometric formula the angle α could be determined and showed the lasting displacement in degrees [°]. After evaluation of the data the gabled implant/abutment interface of the BPI®-implant system, from the group of the not assignable joints, showed the smallest lasting displacement (0.047°) between the Implant and the Abutment. The conical implant/abutment interfaces showed a larger lasting displacement (0.05°-0.373°), could nevertheless take off of the screwless connection of the Heraeus IQ: Nect®-System (0.46°) and the flat-to-flat connections (0.471°-0.99°). Two connections (ITI Straumann® synOcta® (milling cylinder with Octagon) and the ITI Straumann® synOcta® (milling cylinder without Octagon)) from the group the not assignable implant/abutment connections showed a loosening of the suprastructure in all test bodies. For all samples a rotational displacement appeared within the range of stability values formulated by Binon 1996. This means a rotational freedom at the implant/abutment connection up to 5°. A closer look at the description of Binon’s values from the year 1996 it becomes clear that rotation changes could be measured only starting from a value of 1.94° for methodical reasons. This could be an explanation for the value of a complication less rotation indicated by Binon which numeralizes 2°. Since the investigation of Binon a constant advancement of the construction principles for implant/abutment connections and an advancement of the manufacturing possibilities of implant-carried suprastructure take place. After the results of this investigation, a rotation-free connection is not reached until today. A crucial measured variable for the rotational displacement seems to be the geometrical arrangement of the implant/abutment complex. The conical connection design is more efficient against rotational displacement compared flat to flat connections. On the basis of the present study and further continuative researches it could be concluded that the values of Binon from 1996 are no more binding.