DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-53686-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38336901
تاريخ النشر: 2024-02-10
المؤلف: Na-hyun Kim وآخرون
الموضوع الرئيسي: تقنيات ونتائج زراعة الأسنان
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة الفعالية السريرية لمواد طعوم العظام الاصطناعية المطبوعة بتقنية ثلاثية الأبعاد (3D) المخصصة للمرضى الذين يخضعون لتجديد العظام الموجه لتركيب زراعة الأسنان بعد امتصاص العظام الفكية. تم توزيع ستين مريضًا عشوائيًا لتلقي إما الطعم المطبوعة بتقنية 3D أو مادة طعم العظام التقليدية. بعد حوالي خمسة أشهر، أظهرت التقييمات النسيجية والإشعاعية أن المجموعة التجريبية أظهرت نسبة أعلى بشكل ملحوظ من حجم العظام ومساحة سطح الأنسجة أصغر مقارنة بالمجموعة الضابطة. ومع ذلك، لم تُظهر مقاييس أخرى مثل حجم العظام، مساحة السطح، نسبة السطح إلى الحجم، كثافة السطح، وكثافة المعادن اختلافات كبيرة بين المجموعتين.
تشير النتائج إلى أنه بينما تقدم الطعوم العظمية المخصصة المطبوعة بتقنية 3D مزايا في الراحة وتقليل انزعاج المرضى، إلا أنها لا تعزز بشكل كبير تجديد العظام مقارنة بمواد الطعم التقليدية. وبالتالي، تشير الدراسة إلى الحاجة إلى مزيد من البحث لفهم وتحسين قدرات تجديد العظام لهذه المواد المبتكرة، مما قد يضعها كبدائل قابلة للتطبيق لإجراءات طعم العظام الأبسط في زراعة الأسنان.
الطرق
في هذه الدراسة، تم تنفيذ إجراء جراحي باستخدام مواد طعم العظام المخصصة للمرضى للمرضى الذين يحتاجون إلى استخراج الأسنان وجراحة الزراعة اللاحقة بسبب ضمور العظام الفكية الشديد. بدأت العملية بتقييم بيانات التصوير المقطعي المحوسب باستخدام شعاع المخروط (CBCT)، مما سهل الطباعة ثلاثية الأبعاد لطعوم العظام OSTEON 3D المخصصة لاحتياجات المرضى الفردية. بعد استخراج الأسنان، تم إجراء تجديد العظام الموجه (GBR) بعد أسبوع باستخدام الطعوم المخصصة بالتزامن مع غشاء الكولاجين، الذي تم تطبيقه تحت التخدير الموضعي باستخدام 2% ليدوكائين و1:100,000 إبينفرين. تم وضع مادة الطعم بعناية لتناسب عيب العظام، وتم استخدام غشاء الكولاجين لتقليل خطر انفصال الجرح عندما كان الإغلاق الأولي ممكنًا.
شمل الإجراء الجراحي استخدام غرز على شكل رقم ثمانية لإغلاق الجرح وتمت إدارته بواسطة جراح واحد للفم والوجه والفكين. تم تركيب الزرع بعد حوالي خمسة أشهر من GBR، مع جمع عينات العظام المأخوذة خلال وضع الزرع للتحليل النسيجي. تم أخذ انطباعات للبدائل السنية في قسم التعويضات، وتم الانتهاء من البديل النهائي بعد حوالي 1.5 شهر من جراحة الزرع الثانية. تبرز هذه الطريقة فعالية طعم العظام المخصص في تعزيز نجاح زراعة الأسنان لدى المرضى الذين يعانون من فقدان كبير للعظام.
النتائج
في قسم النتائج، تقدم الدراسة النتائج السريرية والإشعاعية من كل من المجموعة التجريبية، التي استخدمت طعم عظام مخصص مطبوع بتقنية 3D (OSTEON 3D)، والمجموعة الضابطة، التي خضعت لطعم العظام التقليدي. توضح الصور التمثيلية استخراج الأسنان الطاحنة المكسورة والتسوس بنجاح، تليها عملية الطعم وتركيب الزرع لاحقًا. أظهرت كلا المجموعتين إعادة تأهيل سنية فعالة، مع وضع الزرعات بعد حوالي خمسة أشهر من الاستخراج والطعم، ولم يتم الإبلاغ عن أي انزعاج من المشاركين.
أكدت التحليلات النسيجية والإشعاعية تكوين عظام جديدة حول مواد الطعم في كلا المجموعتين، دون ملاحظة استجابات التهابية كبيرة. ومن الجدير بالذكر أن المجموعة التجريبية أظهرت نسبة أعلى من متوسط حجم العظام إلى حجم الأنسجة (BV/TV) ومتوسط مساحة الأنسجة (TS) أقل مقارنة بالمجموعة الضابطة. تشير هذه النتائج، الملخصة في الجدول 1، إلى أن طعم OSTEON 3D قد يقدم خصائص تكامل عظام أفضل مقارنة بالطرق التقليدية، كما يتضح من المعلمات المقاسة بما في ذلك حجم الأنسجة، كثافة سطح العظام، وكثافة المعادن في العظام.
المناقشة
في قسم المناقشة، تسلط الورقة الضوء على الحاجة المتزايدة لطعم العظام في إجراءات زراعة الأسنان بسبب فقدان كبير في حافة العظام الفكية نتيجة لاستخراج الأسنان. يسمح دمج التقنيات الرقمية، مثل CAD/CAM والطباعة ثلاثية الأبعاد، بإنشاء مواد طعم عظام مخصصة للمرضى، مما يمكن أن يعزز النتائج الجراحية من خلال تحسين تكيف الطعم وتقليل الوقت الجراحي. قيمت التجربة السريرية العشوائية فعالية مادة طعم العظام المطبوعة بتقنية 3D، OSTEON 3D، كاشفة أنه بينما أظهرت المجموعة التجريبية نسب أفضل من حجم العظام إلى الحجم الكلي (BV/TV)، لم تكن الاختلافات في تجديد العظام بشكل عام مقارنة بالطعوم التقليدية ذات دلالة إحصائية.
تشمل التحديات المرتبطة بالطعوم المطبوعة بتقنية 3D احتمال عدم الدقة في تقييم حجم العيب باستخدام التصوير المقطعي المحوسب باستخدام شعاع المخروط (CBCT) وهشاشة المواد، مما يعقد التثبيت الآمن. على الرغم من هذه القيود، تشير الدراسة إلى أن الطعوم المخصصة قد تحسن رضا المرضى وتقلل الاعتماد على الطعوم الذاتية، مما يقلل من المراضة المرتبطة. يدعو المؤلفون إلى مزيد من البحث لتوحيد المنهجيات وتقييم النتائج على المدى الطويل، مؤكدين الحاجة إلى تحسين خصائص المواد لتحسين التطبيق السريري للطعوم العظمية المطبوعة بتقنية 3D.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-53686-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38336901
Publication Date: 2024-02-10
Author(s): Na-hyun Kim et al.
Primary Topic: Dental Implant Techniques and Outcomes
Overview
This study investigates the clinical effectiveness of customized three-dimensional (3D) printed alloplastic bone graft materials in patients undergoing guided bone regeneration for dental implant installation following alveolar bone resorption. Sixty patients were randomly assigned to receive either the 3D-printed graft or conventional block bone graft material. After approximately five months, histological and radiological assessments revealed that the experimental group exhibited a significantly higher percent bone volume and a smaller tissue surface area compared to the control group. However, other metrics such as bone volume, surface area, surface-to-volume ratio, surface density, and mineral density did not show significant differences between the two groups.
The findings suggest that while 3D-printed patient-customized bone grafts offer advantages in convenience and reduced patient discomfort, they do not significantly enhance bone regeneration compared to traditional graft materials. Consequently, the study indicates the need for further research to better understand and improve the bone regeneration capabilities of these innovative materials, potentially positioning them as viable alternatives for simpler bone grafting procedures in dental implantology.
Methods
In this study, a surgical procedure utilizing patient-customized bone graft materials was implemented for patients requiring tooth extraction and subsequent implant surgery due to severe alveolar bone atrophy. The process began with the evaluation of Cone Beam Computed Tomography (CBCT) data, which facilitated the 3D printing of OSTEON 3D bone grafts tailored to individual patient needs. Following tooth extraction, guided bone regeneration (GBR) was performed one week later using the customized grafts in conjunction with a Collagen Membrane, applied under local anesthesia with 2% lidocaine and 1:100,000 epinephrine. The graft material was meticulously positioned to fit the bone defect, and the Collagen Membrane was utilized to minimize the risk of wound dehiscence when primary closure was achievable.
The surgical procedure included the use of figure-of-eight sutures for wound closure and was conducted by a single oral and maxillofacial surgeon. Implant installation occurred approximately five months post-GBR, with grafted bone samples collected during fixture placement for histological analysis. Impressions for the implant prostheses were taken at the Department of Prosthetics, and the final prosthesis was completed around 1.5 months after the second implant surgery. This method highlights the effectiveness of personalized bone grafting in enhancing the success of dental implants in patients with significant bone loss.
Results
In the results section, the study presents clinical and radiographic findings from both the experimental group, which utilized a customized 3D-printed bone graft (OSTEON 3D), and the control group, which underwent conventional block bone grafting. Representative images illustrate the successful extraction of fractured and carious molars, followed by grafting and subsequent implant placement. Both groups demonstrated effective dental rehabilitation, with implant fixtures placed approximately five months post-extraction and grafting, and no reported discomfort from participants.
Histological and radiological analyses confirmed new bone formation around the graft materials in both groups, with no significant inflammatory responses observed. Notably, the experimental group exhibited a higher mean bone volume to tissue volume ratio (BV/TV) and a lower mean tissue surface (TS) compared to the control group. These findings, summarized in Table 1, indicate that the OSTEON 3D graft may offer superior bone integration characteristics relative to conventional methods, as evidenced by the measured parameters including tissue volume, bone surface density, and bone mineral density.
Discussion
In the discussion section, the paper highlights the increasing need for bone grafting in dental implant procedures due to significant alveolar ridge loss from tooth extraction. The integration of digital technologies, such as CAD/CAM and 3D printing, allows for the creation of patient-specific bone graft materials, which can enhance surgical outcomes by improving graft adaptation and reducing operative time. The randomized clinical trial evaluated the effectiveness of a 3D-printed bone graft material, OSTEON 3D, revealing that while the experimental group exhibited better bone volume-to-total volume (BV/TV) ratios, the differences in overall bone regeneration compared to conventional grafts were not statistically significant.
Challenges associated with 3D-printed grafts include potential inaccuracies in defect size assessment using cone-beam computed tomography (CBCT) and the brittleness of the materials, which complicates secure fixation. Despite these limitations, the study suggests that customized grafts may improve patient satisfaction and reduce reliance on autogenous grafts, thus minimizing associated morbidity. The authors call for further research to standardize methodologies and assess long-term outcomes, emphasizing the need for enhanced material properties to optimize the clinical application of 3D-printed bone grafts.