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Bewertung der Verankerung von Knochen zu enossalen Implantatoberflächen hat sich der Fokus von erheblicher Aufmerksamkeit, für die viele mechanische Testmethoden beschrieben worden, 1,2. Alle diese Methoden zu verhängen eine Kraft auf den Knochen / Implantat-Modell wird eingesetzt zu stören, und kann grob in Scher gruppiert werden, die allgemein als Push-out präsentiert oder Pull-out-Modelle 3,4, Reverse Drehmoment 3,5 und Zug-Typen 6, 7. Häufig in solchen Tests, entweder 8 oder Knochenimplantatmaterial (im Fall von spröden Gläsern und Keramiken 9,10) gebrochen ist und unter der Annahme, eine Form der Verankerung stattgefunden hat, die Knochen / Implantat-Interface bleibt (zumindest teilweise) intakt. Solche experimentellen Ergebnisse bedeuten nicht nur, dass das erforderlich ist, um die Fraktur (oder Zerstörung) des Modells führen Kraft ist nicht die erforderlich sind, um die Knochen / Implantat-Interface zu trennen 11,12 Kraft, sondern auch, dass die komplexe Oberfläche der Bruchfläche können erstellt sein refraktärgenaue Messung. Dennoch können solche Tests klinisch relevant sein, da sie eine Vergleichsanzeige von der Fähigkeit der Implantate unterschiedliche Oberflächengestaltungen im Knochen verankert werden. Es sollte jedoch auch darauf hingewiesen, dass solche Vergleiche sind nur gültig in einem experimentellen Modell, während Vergleiche zwischen experimentellen Modelle sind mit Schwierigkeiten verbunden, da Ermittler verschiedene Tierarten zeigt entweder Lamellen-oder Geflechtknochen werden; trabekulären oder kortikalen Knochenheilungsmodelle und verschiedene mechanische Testgeometrien und Konditionen.
In dem Bemühen, eine Messung der Zugfestigkeit des Knochen / Implantat-Grenzfläche abgeleitet werden, haben viele Forscher die nominale Oberfläche des Implantats verwendet werden, um eine "Zugfestigkeit"-Wert abzuleiten, da die Zugfestigkeit wird als Kraft pro Flächeneinheit gemessen. Dies ist eindeutig eine Näherung gegeben, wie oben erläutert, dass der Knochen / Implantat-Grenzfläche erhalten bleibt in vielen der Unterbrechung Tests verwendenhrsg. Zusätzlich Messung der Oberfläche von Implantaten, insbesondere topographisch komplexen Oberflächen ist durch die Auflösung der Messtechnik beschränkt, wie von Ronald et al. Jedoch 13 diskutiert, wie Brunski et al. 2, überprüft, wenn die Nenn Oberfläche eines Implantats berücksichtigt wird, sind offensichtlich Unterschiede in der "Zugfestigkeit" mit verschiedenen Implantatoberfläche Designs verbunden negiert, was darauf hindeutet, dass Implantatoberflächen mit höherer Oberfläche bieten größere Bereiche der Knochen / Implantat-Kontakt und erfordern daher mehr Kraft, um das Modell zu brechen. Die Implikation ist, dass deshalb mehr topographisch komplexen Oberflächen können Kontakt Osteogenesis, die in größerer Knochen-Implantat-Kontakt (BIC) führt zu erhöhen und den daraus resultierenden höheren Störung Werte in mechanische Prüfungen. Kontakt Osteogenese ist das Produkt von zwei unterschiedlichen Phänomenen: osteokonduktiven und Knochenbildung. In der Tat, wir haben gezeigt, dass auf Topographie in Osteokonduktion erhöhttisch komplexen Oberflächen kann durch Messung des resultierenden BIC 14 quantifiziert werden, und dass diese Flächen auch in höheren mechanischen Störung Werte 12 führen.
Es ist jedoch zu beachten, dass heilsame periimplantären Knochen kann durch zwei Mechanismen bilden. In Kontakt Osteogenese Zellen mesenchymalen Ursprungs wandern an die Implantatoberfläche (osteokonduktiven), Knochenzellen differenzieren, und aufwendige de novo Knochenmatrix auf der Implantatoberfläche (Knochenbildung). Die erste Knochenmatrix ausgearbeitet ist eine mineralisierte Zementlinie wie im normalen Knochen gesehen Umbau 15 (es gibt viel Verwirrung in der Literatur zu dieser mineralisierten biologischen Struktur, die manchmal angenommen wird, werden un-mineralisierten 1 oder ist mit allen Schnittstellen im Knochen 16 syncretized - für eine vollständige Diskussion zu diesem Thema siehe Davies und Hosseini 17). Kontakt Osteogenesis ist eine wesentliche Voraussetzung für das Phänomen der Knochen-Bindung, ist jedoch nicht essentiell für das Einwachsen des Knochens 18. Die mineralisierte Knochenzementlinie mechanisch schwächer als der mineralisierten Kollagen Fach 19 Knochen. So intuitiv, wenn die Verzahnung der Zementschicht mit Implantat nano Features wird mit dem Knochengewebe im Wachstum, in Makro-Funktionen im Vergleich Implantat dann die mechanische Kraft erforderlich, die ehemalige zu stören würden, angemessen, zu erwarten, dass weniger als die letztere, und wir haben kürzlich gezeigt, dies experimentell 12.
Peri-Implantat-Knochen bilden auch nach Entfernung Osteogenesis. In diesem Fall wird auf dem alten Knochen Knochenoberfläche aufgebracht und wird zunehmend näher an der Implantatoberfläche, was zu einer Schnittstelle aus amorphen Matrix und die Reste von osteogenen Zellen 20. In der Regel wird Abstand Osteogenesis mit glatten oder bearbeitet, enossalen Implantatoberflächen verbunden und wird häufig in der kortikalen Knochenheilung zu sehen, während microtopographically komplexe Oberflächen mit Kontakt Osteogenesis, die eher typisch für trabekulären Knochenheilung ist verbunden. Zugversuch Modelle mit glatten Implantatoberflächen und kortikalen Knochenheilung in der Lage, die Hafteigenschaften des amorphen biologischen Matrix fehlt der Kontakt Osteogenese mit topographisch komplexen Oberflächen zugeordnet zu testen, und haben gezeigt, dass die sogenannte "biochemische" Bindung, die auftritt, stellt ein Nebenkomponente der "Zugfestigkeit"-Werte mit topographisch komplexen Oberflächen 21 berichtet. Im Gegenteil, mit einem trabekulären Knochenheilung Modell, 22 zeigten Wong et al. "Eine ausgezeichnete Korrelation" zwischen Implantat Oberflächenrauhigkeit und Push-out Versagenslast, und darauf hingewiesen, dass die chemische Bindung eine vernachlässigbare Rolle in der Verankerung von Knochen auf das Implantat tatsächlich gespielt Oberfläche. Zwar ist es wahrscheinlich, dass beide Kontakt und Abstand Osteogenesis auftreten, in unterschiedlichem Ausmaß, in allen enossalen peri-IMPLAnt Heilfächer, microtopographically komplexen Oberflächen haben gezeigt, sich besonders vorteilhaft in trabekulären Knochenheilung sein Fächer 23. Letztere werden als Klasse III oder Klasse IV Knochen in der zahnärztlichen Literatur 24 eingestuft.
Unser Ziel war es, über die Mechanismen der Kontakt Osteogenese und der daraus resultierenden Knochen / Implantat-Verankerung, die in einer trabekulären Knochenheilungs Umwelt ergeben konzentrieren können. Dieser Anker, die abhängig von der Topographie der Implantatoberfläche ist (siehe oben), können auf verschiedenen Skalenbereichen auftreten. Einerseits werden nur Submikron Implantat Merkmale der Knochenbrücken beteiligt - wie durch Ineinandergreifen der Knochenzementschicht mit solchen Oberflächen beschrieben, und bioaktive Gläser, Keramiken und netzförmige Metalloxide gesehen. Auf der anderen, Knochengewebe (manchmal komplett mit Blutgefäßsystem) in Multi-Mikron wachsen kann, und Makroebene, Eigenschaften von Implantatoberflächen 18. Beide Fälle result in Form einer Knochenverankerung an der Implantatoberfläche, obwohl die Mechanismen sind eindeutig verschieden. Jedoch ist ein häufiger Fehler der Mehrzahl von mechanischen Testverfahren vorstehend Bezug genommen, um die Störung Kraft in einer genau senkrecht oder parallel zu der Ebene der Implantatoberfläche (abhängig davon, ob Zug-oder Schubmodus verwendet) auszurichten. Wir berichten hier über eine Methode, die diese Beschränkung überwindet.