Open Access

Sven Miatke

• Seit den Anfängen der Implantologie hat sich diese zu einer Wissenschaft entwickelt, die einer stetigen und lebhaften Entwicklung unterliegt. Die Einführung zweigeteilter Implantatsysteme stellte ein Novum dar, welches dem Behandler vielfältige Freiheiten in seiner Therapieplanung ermöglichte. Zu Beginn noch unbeachtet, sollte sich zeigen, dass die Existenz der Fügefläche zwischen Implantat und Abutment mit dem Rückgang des Implantatumgebenden Knochens vergesellschaftet ist. In der Literatur werden mehrere Ursachen für den Gewebsverlust diskutiert. Dazu zählen der Einfluss des Einheilmodus, das chirurgische Vorgehen, die Mundhygiene des Patienten, allgemeine Risikofaktoren, Überbelastung, Beweglichkeit der Bauteile zueinander oder eine mikrobielle Besiedelung des Implantatinneren. Implantate die seit längerem in Funktion stehen, zeigen nach deren Demontage mitunter eine herstellerabhängige Akkumulation mikrobieller Plaque im Inneren. In diesem Zusammenhang stellte sich die Frage, ob die Verbindung zwischen Implantat und Abutment das Eindringen von oralen Mikroorganismen erlaubt und diese dort dauerhaft überlebensfähig sind. Der Vorsatz der Studie bestand somit in der Entwicklung, Konstruktion und Fertigung eines Prüfsystems zur Untersuchung eines bakterienrelevanten Lecks an Implantat-Abutment-Verbindungen und dessen Nachweis. Die Anordnung sollte den klinischen Besiedlungsweg während einer Kausimulation nachahmen und eine Echtzeitanalyse der Dichtigkeit an der Fügefläche erlauben. Zur Probengewinnung aus dem Inneren wurden 20 aktuelle Implantatsysteme (konische Verbindungen, stoßende Verbindungen, andersartige Verbindungen) mit Bohrungen auf Höhe des ersten Hohlraumes unterhalb der Implantat-Abutment-Verbindung versehen. Der so präparierte und in eine Einbettmasse, mit knochenähnlichen, mechanischen Eigenschaften, eingegossene Prüfkörper befindet sich schulterwärts unmittelbar in einer Bakterienmischkultur aus S. mutans, S. sanguinis, A. viscosus, F. nucleatum und V. parvula versenkt, deren Spiegel das Implantat-Abutment-Interface übersteigt. Angeschlossen an den Prüfkörper ist vorangestellt eine perfusorartige Spritzenpumpe und nachgestellt eine Auffangautomatik zur Sammlung einzelner Spülproben. Das eingespannte Implantat und dessen verschraubter Aufbau erfahren in einer zweidimensionalen Kausimulation im „Frankfurter Kausimulator“ eine zyklischkippende Wechselbelastung. Das simulierte Intervall entspricht klinisch etwa einer Mahlzeit. Schon zu Versuchsbeginn und nach jeder Belastungsstufe (beginnend mit Fmin=0N und endend bei Fmax=200N in 25N-Schritten) wird das Implantatinnere mit physiologischer Kochsalzlösung aus der Spritzenpumpe gespült. Die aufgefangenen Proben wurden mittels des Tod-Lebend-Färbekits LIVE/DEAD®-BacLightTM (Farbstoff: SYTO 9 und PJ) für die fluoreszenzmikroskopische Untersuchung versetzt und in einer Thoma-Zählkammer ausgezählt. Zur Validierung der Anordnung wurde das Dichtigkeitsverhalten von den 20 Implantatsystemen (je n=5) untersucht und hinsichtlich ihrer Verbindungsgeometrie (Konus/Stoß/andersartig) verglichen. Das entwickelte Prüfverfahren ermöglicht die Betrachtung einer potentiellen, mikrobiell-relevanten Spaltbildung an den Fügeflächen von Implantat und Abutment. Von den untersuchten Konus-Verbindungen zeigte nur das Osstem® Co. Ltd. GS II eine Keiminvasion in den Innenraum. Bei den Stoß-Verbindungen wiesen das Camlog® J-Serie und das Friadent® Xive S plus ein mikrobielles Leck auf. Beide andersartigen Verbindungen, BPI® BSL und Heraeus® IQ:Nect, wurden ebenfalls während der Kurzzeitsimulation undicht. Die Ergebnisse verdeutlichen, dass systemimmanent eine bakterienrelevante Undichtigkeit schon sehr früh bei fabrikneuen Implantaten einsetzen kann. Die Durchlässigkeit der undichten Implantat-Abutment-Verbindungen spiegelt die Vermischung zweier Flüssigkeiten (innen/außen) wider und lässt auf eine dauerhafte Spaltbildung und Pumpwirkung an der betreffenden Ankopplung schließen. Es ist aufgrund der angewandten Methodik davon auszugehen, dass die eingedrungenen Keime auch über längere Zeit lebensfähig bleiben und sich den Mundhygienemaßnahmen des Patienten effektiv entziehen können. Im Vergleich mit den Beobachtungen der vorangegangenen Literatur und den erzielten Ergebnissen dieser Studie ist anzunehmen, dass konisch zulaufende Abutments zu einer geringeren Ausbildung von Kippbewegungen und somit zu einer weniger ausgeprägten Spaltbildung als stoßende oder andersartige Fügungen neigen. Daraus folgt eine ausgeprägtere, mikrobielle Barrierefunktion der konischen Verbindungen gegenüber anderen Ankopplungen. Ausschlaggebend für eine bakterielle Kolonisation des Lumens ist demzufolge die Art und Ausführung der mechanischen Anbindung zwischen der enossalen und der prothetischen Komponente eines Implantatsystems. Die unter diesen Gegebenheiten als undurchlässig zu betrachtenden Systeme haben ihre anhaltende Bakteriendichtigkeit in noch folgenden Langzeitversuchen unter Beweis zu stellen.
• In the past decades, implantology has become a very vital and quickly developing science. The introduction of two-piece implant systems has started a new era allowing multiple treatment modalities. During the course of progress, investigators noticed that the interface between abutment and implant may have a severe impact on the surrounding bone quality and quantity. Today’s literature presents multiple causes for soft and hard tissue loss that are at present being discussed. Among others, the following causes are focus of current examinations: the healing process, the surgical procedure, overloading, movement of the individual parts, or microbial invasion of the inside of the implant. After years of well-functioning, certain implant designs demonstrate increased microbial accumulation of the inner structure of the implant. In this relation the question arises whether the implant-abutment-interface enables leakage of oral microorganisms and whether these may permanently survive at these harsh conditions. The aim of this study was the development, construction and manufacturing of an adequate device to check for bacterial leakage at implant-abutmentinterfaces and provide evidence for such mechanism. The experiment should simulate the clinical way of bacterial colonization and provide a real-time analysis of the tightness of the joint. 20 commonly used implant systems (conical interfaces, butt interfaces, different interfaces) are included in this experiment. A hole is drilled at the level of the first cavity right below the implant-abutment-interface to collect the necessary samples. The implant is then fixated in an embedding resin with bone-like mechanical characteristics. After the preparation, the test specimen is applied to a bacterial broth consisting of S. mutans, S. sanguinis, A. viscosus, F. nucleatum, and V. parvula; hence, covering the implant-abutment-interface. The device is connected to an automatic pump and a sample collector. The implant and its abutment are exposed to the “Frankfurt Chewing Simulator” with alternating loads. This short-term experiment simulates the chewing interval of one average meal. At the start and after every increase in load (force of 0N to 200N at 25N intervals), the samples are collected by rinsing the inside of the implant with physiological sodium chloride solution. The collected probes are marked with fluorescent stains (dye: SYTO 9 and PJ, LIVE/DEAD®–BacLightTM viability kit) for microscopic evaluation and counted with a hemocytometer. For validation of the thesis, the tightness properties of the 20 evaluated implant systems (each n=5) were tested and compared in regard to the geometry of the underlying joint (conical vs. flat vs. different). The manufactured device allows the detection of a clinically significant gap between implant and abutment which may cause microbial colonization. Of the conical interfaces, only Osstem® Co. Ltd. GSII showed germ invasion of the inside of the implant. Of the butt interfaces, Camlog® J-series and Friadent® Xive S plus were noticed to have a microbial leakage. Both different joints BPI® BSL and Heraeus® IQ:Nect demonstrated incomplete tightness after short-term chewing simulation. The results make it obvious that depending on the implant system an early onset of bacterial invasion may occur in brand-new implants. Blending of the liquids of the inner and outer compartment represents the penetrability of the leaky implant-abutment-interface and suggests a permanent gap and a pumplike effect. Due to the chosen method, it must be assumed that the intruding germs will show long-term survival and will effectively elude the patient’s cleaning effort. Comparing the results of this study with previous publications, it is assumed that conical interfaces may inhibit tilting movements and therefore tend to be less affected by gap formation compared to butt interfaces or different joints. Hence, conical implant-abutment-interfaces provide a more distinct microbial barrier rather than other connection variants. The type and mechanical design of the osseointegrated and prosthodontic components of the implant system play a pivotal role in terms of bacterial colonization of the inner lumen of the implant. The interfaces that may be regarded as impenetrable under these conditions need to prove their long-term tightness properties in upcoming studies.