اثرات کاشت ایمپلنت دندانی بر روی استخوان فک

تاریخ انتشار - ۱۵ آذر ۹۷

اثر کاشت ایمپلنت های دندانی با جراحی بر روی توپوگرافی سطح و تاثیر آن بر تکثیر یافته استئوبلاست (استخوان ساز)

موفقیت طولانی مدت ایمپلنت های دندانی به عوامل متعددی از جمله پیوند استخوان (osseointegration) بستگی دارد. علاوه بر این، بیو سازگاری شیمیایی ماده و میکروهندسه سطح ایمپلنت برای موفقیت ایمپلنت و پیوند استخوان طولانی مدت مهم است، و بر پاسخ سلولی نیز تأثیر می گذارد و باعث تشکیل بیشتر استخوان می شود و بنابراین ثبات ایمپلنت را بهبود می بخشد. 
به منظور افزایش میزان موفقیت و بقاء ایمپلنت ها در درازمدت، تحقیق در مورد تغییرات ایمپلنت، از جمله توپوگرافی و ماکرو هندسه سطح حائز اهمیت می باشد. در طراحی جدیدترین ایمپلنت ها، محققان به دنبال کاهش مسائل احتمالی پیوند استخوان، مانند استخوان کم تراکم یا بیماران مبتلا به بیماری های سیستمیک که ترمیم استخوان را به خطر می اندازند، و همچنین کاهش تحلیل استخوانی و شکستگی پروتز، بویژه در هنگام بارگذاری فوری هستند. با اصلاح و بهبود هر یک از خواص مکانیکی یا شیمیایی یک ایمپلنت، انتظار می رود واکنش بافت میزبان بهبود پیدا کند، بنابراین پیوند با بافت استخوان بهینه می شود.

علاوه بر این، مورفولوژی ایمپلنت نیز می تواند بر متابولیسم استخوان تأثیر گذار باشد: سطوح زبرتر باعث تحریک  رشد و اتصال سلول های استخوان و افزایش کانی سازی می شوند. ایمپلنت ها ممکن است سطح "صاف" (ماشینکاری شده) یا خشن داشته باشند.
روش های اصلی که در مقالات برای ایجاد زبری ایمپلنت گزارش شده است عبارتند از: اسپری پلاسمای تیتانیوم، پوشش هیدروکسی آپاتیت (HA)، سندبلاست و اچینگ (چاپ، etching) با اسید. گرایش فعلی، تولید ایمپلنت با نانو توپوگرافی و میکروتوپوگرافی است. علاوه بر این، عملکرد بیوفیزیکی سطوح ایمپلنت با افزودن مواد مختلف برای بهبود ویژگی های زیستی آن نیز اخیرا مورد بررسی قرار گرفته است.
توسعه واسط های استخوان - ایمپلنت بستگی به بر هم کنش مستقیم ماتریس استخوان و استئوبلاست ها با مواد زیستی دارد. چسبندگی استئوبلاست برای بر هم کنش استخوان- مواد زیستی ضروری است.
در نتیجه، به حداکثر رساندن یکپارچگی استخوان یکی از هدف های درمان است که ظاهرا با تغییر زبری سطح ایمپلنت بهبود می یابد. بنابراین، چسبندگی سلولی یک فرایند اساسی است که مستقیما در رشد سلول، مهاجرت سلولی و تمایز سلولی نقش دارد. این مسئله در تشکیل جنین، حفظ سلامت بافت، بهبود زخم، پاسخ ایمنی و ادغام بافت های مواد زیستی اهمیت دارد. چندین پروتئین در چسبندگی سلولی نقش دارند، مانند پروتئین های ماتریس خارج سلولی (کلاژن، فیبرونکتین و ویرونکتین) و گیرنده های غشایی (انتگرین ها). بر خمکنش های بین این پروتئین ها و گیرنده های خاص آنها موجب انتقال سیگنال می شود و در نتیجه بر رشد و تمایز سلول تأثیر می گذارد.

مطالعات نشان داده اند که ایمپلنت های با سطوح زبر نسبت به سطوح صاف BIC بهتری دارند. در سال 2004 Albrektsson و Wennerberg   خواص توپوگرافی را با بررسی مقالات توصیف کردند و یافته ها نشان داد که سطوح با زبری متوسط ​​(Sa بین 1.0 و 2.0 میکرومتر) پاسخ استخوانى بهتری نسبت به سطوح نرمتر را ارائه می دهند.

تغییرات در ماکروهندسه ایمپلنت به موفقیت ایمپلنت ( با تأثیر مستقیم بر ثبات اولیه) کمک می کند. برای ایمپلنت مخروطی، ماکروهندسه ایمپلنت و طراحی دندانه های پیچ به طور مستقیم با سطح تماس ایمپلنت مرتبط است. سطح تماس با بافت میزبان، فشارهای تماس را تحت تأثیر قرار می دهد و پایداری ایمپلنت را تعیین می کند)  گشتاور ورودی (گشتاور اعمال شده برای وارد کردن ایمپلنت در استخوان) ایمپلنت های مخروطی معمولا بیشتر از ایمپلنت استوانه ای است.
در میان ایمپلنت های مخروطی، گشتاور ورودی تحت تاثیر طرح (شکل، عرض، عمق،  رخ، و زاویه پیچ) و طول دندانه (زاویه و عرض) است. گشتاور ورودی بر میزان تغییر شکل استخوان تاثیر می گذارد، مقدار استخوان اطراف ایمپلنت را تغییر می دهد و میزان کنار هم قرار گرفتن استخوان را تحت تأثیر قرار می دهد که بر تغییر وضع دادن استخوان تأثیر می گذارد و موفقیت ایمپلنت را تحت تاثیر قرار می دهد. طراحی دندانه بر روی میکرو حرکت های ایمپلنت در ارتباط با استخوان تاثیر می گذارد، زیرا بر روی قفل و بست مکانیکی تأثیر می گذارد.
در پروتزهای پیچی، اندازه گیری توپوگرافی در سه ناحیه از پیچ ها مورد نیاز است: پهلو، بالا و ته. اگر چه این مشخصه به خوبی تعریف شده است، معلوم نیست که آیا ویژگی های سطحی پیچیده ای که در ایمپلنت های دندانی مدرن وجود دارد پس از استقرار استخوان حفظ می شود یا نه.
در طی قرار دادن ایمپلنت، گشتاور ورودی ممکن است منجر به تنش فشارى مختلف بر استخوان مجاور شود، زیرا قطر استئوتومی برای  بهینه سازی ثبات اولیه، تا حدودی باریکتر  است از قطر ایمپلنت. مطالعات بالینی نشان می دهد که رابطه بین پایداری اولیه و موفقیت ایمپلنت زیاد است، و پایداری اولیه می تواند با گشتاور ورودی در طی قرار گیری ایمپلنت اندازه گیری شود. گشتاور ورودی در اغلب موارد باید برای نتایج قابل پیش بینی بیش از 30 نانومتر باشد، تا از ماکرو حرکت ایمپلنت و در نتیجه تشکیل بافت پیوندی جلوگیری شود.
گشتاور ورودی بیش از حد بالا ( بالای 50 N cm) ممکن است در طول نصب ایمپلنت در استخوانهای متراکم رخ دهد، که منجر به تنش فشاری به استخوان مجاور می شود و پیوند استخوانی را به خطر می اندازد. علاوه بر این، برخی مطالعات نشان داده اند که نیروی برشی در هنگام قرار دادن ایمپلنت می تواند ویژگی های سطوح ایمپلنت را تغییر دهد.
با توجه به عدم وجود مطالعات در مورد پایداری ویژگی های سطحی پس از اعمال ایمپلنت و همچنین عدم وضوح در روش های گزارش شده برای تجزیه و تحلیل طراحی ایمپلنت در این زمینه، مطالعه حاضر به بررسی تاثیر ماکروهندسه مختلف ایمپلنت و گشتاور ورودی مختلف بر استخوان متراکم و اسفنجی در میکروتوپوگرافی سطحی و پارامترهای سلولی ، با توجه به آزمایشات تکثی سلولی رو ،قابلیت زیست سلولی و همچنین بیان استئوپونتیک پرداخته است.

2. مواد و روشهای تحقیق بر روی اثرات کاشت ایمپلنت

 2. 1. توصیف نمونه
 در این مطالعه، ایمپلنت های تجاری تیتانیوم خالص (درجه 4) از نوع Strong، Stylus و Tryon را که توسط SIN (Implant System ، سائوپائولو، برزیل) عرضه می شود، مورد بررسی قرار گرفت. تمام ایمپلنتها یک اتصال شش ضلعی خارجی با یک پلت فرم 4.1 میلیمتری ارائه دادند.
ایمپلنتهای Strong و Tryon قطر 3.75 میلیمتر داشتند و ایمپلنت Stylus دارای قطر 4 میلیمتر بود که طول همگی آنها 13 میلیمتر و با ماکروهندسه مختلف بودند. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است.
برای مشخص کردن توپوگرافی سطوح، سه نمونه از هر نوع ایمپلنت قبل از (B) و سه نمونه پس از (A) نصب بر 3 استخوان دنده خوک تجزیه و تحلیل شد. برای تجزیه و تحلیل سلولی آزمایشگاهی، شش نمونه از هر نوع ایمپلنت قبل و بعد از نصب روی 3 استخوان خوکی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. 


شکل 1 ماکروهندسه ایمپلنت ها و جزئیات قطر و پیچ آنها. (a) نمونه ای از گروه ایمپلنت strong با دندانه کوچک تر / مثلثی V شکل (اندازه: 3.75 میلی متر × 13 میلی متر). (ب) نمونه ای از ایمپلنت stylus با زاویه های داخلی دندانه کوچکتر / دندانه مربعی (اندازه: 4.0 میلی متر × 13 میلی متر). (c) نمونه ای از ایمپلنت Tryon با زاویه های داخلی کوچکتر دندانه / دندانه مربعی (اندازه: 3.75 میلی متر × 13 میلی متر)؛

همه نمونه های با سطح پرداخت (treatment) یکسان به طور مستقیم از تولید کننده خریداری شدند. این پرداخت شامل پردخت با اسید نیتریک و سپس اسید سولفوریک (DAA، اچینگ مضاعف با اسید)، با توجه به توضیحات سازنده  است.

.2.2. قرار دادن ایمپلنت در دنده خوک

نه دنده تازه خوک (کیفیت استخوانی D3) با 15 میلیمتر بلندی و طول 15 سانتیمتر به عنوان یک مدل تجربی استفاده شد. سه ایمپلنت با ماکروهندسه مختلف در سه دنده خوک برای تحلیل سطوح ایمپلنت (n = 9) و شش ایمپلنت با ماکروهندسه مختلف (18 = n) در سه دنده خوک برای تجزیه و تحلیل سلولی قرار داده شد. با توجه به اینکه حیوانات برای اهداف تحقیقی قربانی نشدند، این مطالعه از تصویب کمیته اخلاق حیوانی معاف بود. ایمپلنت های دندانی در سوراخهای عمیق 13 میلی متری قرار گرفتند، ( دستورالعمل سازنده ، شکل 2 (a) و 2 (ب))، توسط یک جراح متخصص و سوراخ نهایی با ابعاد 3.0 میلیمتر با استفاده از دریل ایجاد شد.

فاصله بین ایمپلنت ها 20 میلی متر بود. ثابت شدن ایمپلنت با استفاده از یک آچار ترک دستی اندازه گیری شد، با حداکثر گشتاور 60 N cm ، همانطور که توسط سازنده توصیه می شود. سی تی اسکن برای تعیین محل دقیق هر ایمپلنت (شکل 2 (c) و 2 (d)) انجام شد. پس از نصب، ایمپلنت ها با استفاده از نوک آلتراسونیک پیزوالکتریک (PiezoSurgery® White، Mectron، Italy) خارج شده و استخوان به سمت ایمپلنت برش داده شد و مراقبت شد تا به سطح ایمپلنت آسیب نزنند و اجازه دهند تا ایمپلنت ها از استخوان آزاد شوند.


شکل 2 (a) دنده خوک برای نصب ایمپلنتها. (ب) دنده خوک عمودی با ایمپلنت های strong پس از استئوتومی با آلتراسونیک پیزوالکتریک. (c، d) ، CT  عرضی ایمپلنت به دنده خوک.

حذف باقیمانده استخوانی از سطح ایمپلنتها با غوطه وری در آب فیلتر شده (30 دقیقه) و سپس در استون (10 دقیقه) انجام شد .

2.3.  مشخصه های سطوح ایمپلنت

میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و تداخل سنجی لیزر و برای تعیین مشخصه های سطوح ایمپلنت استفاده شد. برای بررسی توپوگرافی سطح ، تداخل سنج لیزری سه بعدی  با تراکم 1000 × 1000 نقطه و نرخ اندازه گیری 300 نقطه در ثانیه با استفاده از روش پیوسته، مورد استفاده قرار گرفت. منطقه اندازه گیری 0.8 × 0.4 میلی متر بود که اجازه می دهد تا حداقل یک دندانه برای همه مناطق بدون از دست رفتن تمرکز بررسی شود.

به علت پیچیدگی ماکرو هندسه ایمپلنت ها، مناطق مختلف برای هر ایمپلنت اندازه گیری شد، همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است. همه نمونه ها مورد ارزیابی قرار گرفتند (n = 18)، 9 تا قبل از نصب، و 9 تا بعد از آن، 6 مورد از مدل Strong ، 6 تا Stylus و 6 تا Tryon اندازه گیری شد.

هر ایمپلنت برای تجزیه و تحلیل به سه منطقه تقسیم شد: 4 میلیمتر در ناحیه طوق دندان ، 5 میلیمتر در داخل بدنه ایمپلنت  و 4 میلیمتر در انتهای اپیکال (شکل 3 (a)). بنابراین، برای هر منطقه سه ناحیه بالا، ته و پهلو (شکل 3 (b) مورد بررسی و اندازه گیری قرار گرفتند، مجموعا 27 اندازه گیری برای هر ایمپلنت در هر منطقه. تمام ایمپلنتها به طور تصادفی برای به حداقل رساندن اثرات سوگیری مورد بررسی قرار گرفتند.

An external file that holds a picture, illustration, etc.
Object name is IJD2018-4089274.003.jpg

شکل 3 (a) مناطق تجزیه و تحلیل شده ایمپلنت: 1-گردن ، 2-بدنه و 3-آپیکال. (b) مناطق مورد تجزیه و تحلیل هر دندانه (بالا، پهلو و ته) مناطق 1، 2، و 3.

ویژگی توپوگرافی سطح شامل سه جزء است: شکل، موج دار بودن و زبری، که فیلترهایی برای جداسازی هر یک از این اجزاء لازم است. برای این منظور ، نرم افزار Map Mountains  مورد استفاده قرار گرفت که همچنین اجازه می دهد تا تصاویر دو بعدی و سه بعدی بر اساس توصیف عددی ارامترهای زبری سطح، تهیه شود. برای مشخص کردن شکل ایمپلنت ها (ماکرو هندسه)، پروفایل دندانه ها انتخاب شدند.

ارتفاع و زاویه های عمودی در پروفایل ها اندازه گیری شد. نرم افزار MB Ruler برای محاسبه زوایای دندانه ایمپلنت، طول کل پروفایل دندانه ایمپلنت و طول هر پهلو، ته و پایین  استفاده شد. . با تقسیم طول کل به طول مشخص هر منطقه، درصد سطح هر منطقه نسبت به کل سطح ایمپلنت تخمین زده شد. برای محاسبه پارامترهای زبری، اولین قدم استفاده از یک فیلتر برای حذف شکل ایمپلنت بود.

سپس یک فیلتر گوسی 50 * 50 میکرومتر برای جداسازی زبری از موجداری استفاده شد. توصیف عددی زبری سطح در مناطق مختلف با استفاده از سه پارامتر ارتفاع (Sa، Ssk و Sku)، یک پارامتر فضایی (Str) و یک پارامتر ترکیبی (Sdq) انجام شد. همچنین، از Sa  به عنوان میانگین زبری اشاره شده است، و متوسط ​​ارتفاع زبری است.

Ssk و Sku مربوط به منحنی توزیع ارتفاع میباشند، در حالیکه Ssk عدم تقارن انحرافات سطح از میانگین سطح می باشد و Sku تیزی توزیع ارتفاع سطح است. Str نسبت‌ ابعاد بافت سطح است که برای شناسایی یکنواختی بافت استفاده می شود. Sdq جذر میانگین مربّعات ​​شیب زبری است. توصیف ریاضی این پارامترها را در مطالعه Stout et al می توان دید. مطالعات دیگر از پارامترهای مشابهی برای توصیف توپوگرافی سطحی ایمپلنت های دندانی استفاده کرده اند.

تصاویر SEM از بالا، ته و پهلو قبل و بعد از نصب ایمپلنت برای ارائه یک تحلیل کیفیاز سطوح (EVO MA 10، کارل زایس، آلمان) با بزرگنمایی های مختلف و ولتاژ 15 کیلو ولت تهیه شد. این مشخصه سطح در سه ایمپلنت با ماکرو هندسه مختلف قبل از نصب (ایمپلنت B) و در سه ایمپلنت بعد از نصب (ایمپلنت A) انجام شد.

آزمایشات تکثیر و قابلیت زیست  سلولی استئوبلاست ، و نیز اندازه گیری استئوپونتین در سطوح مختلف، قبل و بعد از نصب ایمپلنت انجام شد. تمام تست ها با سه تکرار با تراکم 1.9×104  انجام شد. برای ارزیابی تکثیر سلولی از روش trypan blue vital exclusion ، در 24 ساعت، 48 ساعت و 96 ساعت از کشت سلول ها بر روی سطوح، استفاده شد. سلول ها به روش آنزیمی از سطوح با محلول تریپسین 0.25 درصد (Gibco)، و EDTA 1 میلی مولار جدا شدند. و سپس سلول ها با استفاده از هموسیتومتر شمارش شدند (Hausser Scientific، Horsham، PA). تکثیر سلول به صورت تعداد سلول ها × 104 بیان شد.

میزان زنده بودن سلول ها با استفاده از سنجش 3-[4,5-dimethylthiazol-2-yl]-2,5-diphenyl tetrazolium bromide  بعد از 24، 48 و 72 ساعت اندازه گیری شد. به طور خلاصه، سلول ها با 10٪ MTT ( 5 میلی گرم بر میلی لیتر) در محیط کشت در دمای 37 درجه سانتی گراد به مدت 4 ساعت کشت شدند. سپس محلول MTT از چاه دمیده شده و 200 میکرولیتر دی متیل سولفوکسید به هر چاه اضافه شد.

سپس، صفحات 5 دقیقه روی صفحه تکاننده قرار گرفتند و 150 میکرولیتر از این محلول به یک صفحه 96 - چاه جدید انتقال یافت. چگالی نوری در 570-650 نانومتر از روی صفحه (Epoch ؛ Bio-Tek، Winooski، VT) خوانده شد و مقدار جذب ، تعیین شد. تعیین استئپونتین ترشح شده توسط سلول های استئوبلاست کشت شده روی سطوح مختلف توسط ایمنی سنجی آنزیم (ELISA) انجام شد.

 ماده شناور جمع آوری شد و به مدت 10 دقیقه در g 336 سانتریفیوژ گردید و دوباره ماده شناور جمع آوری شد ، و در دمای -80 درجه سانتیگراد ذخیره شد. اندازه گیری osteopontin با استفاده از Mouse Osteopontin kit (R & D Systems، Minneapolis، USA) بر اساس دستورالعمل های تولید کننده انجام شد. مقادیر به صورت ng / ml. بیان شد.

4.2 تجزیه و تحلیل آماری برای هر پارامتر، میانگین و مقادیر انحراف معیار برای ایمپلنت قبل و بعد از نصب محاسبه شد. به منظور ارزیابی اهمیت آماری، پارامترهای توپوگرافی (B و A) با استفاده از آزمون t زوجی (α = 0.05) (SPSS Statistics Base 17.0-IBM، شیکاگو، آمریکا) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. آزمون شاپیرو ویلک برای آزمون نرمال بودن روی داده های جمع آوری شده انجام شد ، که نرمال بودن تایید نشد. آزمون ویلکاکسون برای مقایسه بهتر بین دو نمونه از لحاظ آماری مشابه، بر روی نمونه های وابسته استفاده شده است. جنبه های مورفولوژیکی قبل از (B) و پس از (A) نصب ایمپلنت در استخوان برای Strong، Stylus و Tryon مقایسه شد. کل مطالعه با توجه به سطح اطمینان 95٪ انجام شد. مقایسه ایمپلنت های با ماکروهندسه مختلف انجام نشد، زیرا منطقه رسوب سلولی در پهلو و ته، در میان گروه ها متفاوت بود.

3. نتایج و بحث درباره اثرات ایمپلنت دندانی بر روی فک

3 .1. مشخصه سطح گشتاور ورودی ایمپلنت از حداکثر مقادیر توصیه شده توسط سازنده تجاوز نمی کند و گشتاور ورودی در میان سه ایمپلنت قابل ملاحظه ای است، که احتمالا به علت تاثیر ماکروهندسه بر روی استخوان دنده خوک،( D3 )است. میانگین گشتاور ورودی، 48.3 3(±10.98) N.cm)) برای Strong، 33،88 (± 15،58 برای Stylus و 33.05 (± 13.84) برای Tryon بود. دنده خوک به علت ضخامت (2 میلیمتر ضخامت) و ساختار استخوانی میکروسکوپی که شبیه استخوان انسانی است، انتخاب شده است. جدول 1 مقادیر پارامترهای مورد استفاده برای توصیف دندانه ها در مناطق مختلف برای هر یک از ایمپلنت ها را نشان می دهد. تغییراتی در زاویه و ارتفاع بین مناطق برای یک ایمپلنت مشاهده شد. ایمپلنت Strong با با ارتفاع دندانه کمتری ارائه شده است، در حالی که ایمپلنت Stylus دارای زاویه های دندانه داخلی پایین تر است. پهلو های دندانه برای همه ایمپلنتها متناظر با منطقه بزرگتر بود. بالای دندانه ها ، دومین مناطق در ایمپلنت های Stylus و Tryon از نظر سطح بودند، در حالی که ته دندانه ها دومین مناطق در ایمپلنت Strong بود. جدول 1 : اندازه گیری های ماکروهندسی ایمپلنت ها ، α1 و α2 زاویه داخلی بین پهلو ها و h ، ارتفاع دندانه است.

ایمپلنت

گشتاور وارد کردن (میانگین ± SD)

منطقه

α 1(درجه)

α 2(درجه)

ارتفاعh (µm)

درصد سطح نسبت به طول کل ایمپلنت

Strong

48.33 N cm ± 10.98

منطقه 1-cervical

59.3

59.9

331.6

Top: 10.25%

منطقه 2-body

59.7

61.7

349.5

Flank: 63.03%

Region 3-apical

59.7

59.2

250.1

Valley: 26.70%

Mean

59.9

310.4

Stylus

33.88 N cm ±15.58

Region 1-cervical

58.7

62.1

389.4

Top: 15.14%

Region 2-body

59.6

57.1

380.0

Flank: 75.35%

Region 3-apical

50.7

59.2

283.6

Valley: 9.49%

Mean

57.9

351.0

Tryon

33.05 N cm ±13.84

Region 1-cervical

55.8

55.6

350.1

Top: 17.11%

Region 2-body

55.9

59.7

362.1

Flank: 73.72%

Region 3-apical

63.2

58.1

312.5

Valley: 9.79%

Mean

58.0

341.6


مقادیر میانگین ± انحراف معیار پارامترهای زبری سطح (Sa، Ssk، Sku، Str و Sdq) ، میانگین های تمام مناطق 1، 2 و 3 برای هر نوع ایمپلنت دندانی (B و A) بوده و در جدول 2 نشان داده شده است. مقادیر کل Δ، تفاوت بین میانگین تمام مناطق (بالا، پهلو و ته) قبل و بعد از قرار دادن ایمپلنت برای هر نوع ایمپلنت است که در جدول 2 نشان داده شده است.

با توجه به روش های ارزیابی، مطالعات دیگر نیز برای ارزیابی تغییرات سطح از میکروسکوپ الکترونی روبشی و تداخل سنجی لیزری استفاده کرده اند. تداخل سنجی لیزری به عنوان یک روش سنجش عالی برای بررسی توپوگرافی ایمپلنت پیشنهاد شده است، . پارامترهای زبری سطح (3D) قبل و بعد از نصب در دنده خوک مورد بررسی قرار گرفتند. جدول 2 پارامترهای زبری سطح (Sa، Ssk، Sku، Str و Sdq) در سه ناحیه مختلف (بالا، فلان و دره) در ایمپلنت های پیچی قبل (B) و بعد از (A) قرار دادن ایمپلنت در در استخوان که با استفاده از تداخل سنجی لیزر اندازه گیری شده.

ایمپلنت

قبل (B) بعد (A)

بالا

پهلو

ته

Δ کل (B-A)

S a µm

Strong

B

0.21 ± 0.02

0.69 ± 0.11

0.57 ± 0.24

0.02

A

0.55 ± 1.21

0.75 ± 0.31

1.35 ± 1.55

Stylus

B

0.23 ± 0.03

0.70 ± 0.10

0.26 ± 0.13

0.42

A

0.16 ± 0.11

0.99 ± 1.04

2.38 ± 3.85

Tryon

B

0.48 ± 0.26

1.98 ± 0.68

0.10 ± 0.07

0.17

A

0.47 ± 0.64

1.25 ± 0.46

3.68 ± 2.46

S sk

Strong

B

−0.34 ± 0.31

0.06 ± 0.37

−0.12 ± 0.27

−0.01

A

−0.20 ± 0.39

0.01 ± 0.31

−0.14 ± 0.38

Stylus

B

−0.17 ± 0.19

0.07 ± 0.51

−0.13 ± 0.52

0.01

A

−0.17 ± 0.20

0.06 ± 0.61

−0.63 ± 1.48

Tryon

B

−0.12 ± 0.45

0.06 ± 0.57

−0.02 ± 0.32

−0.02

A

−0.11 ± 0.61

0.19 ± 0.63

0.17 ± 0.82

S ku

Strong

B

4.21 ± 1.45

3.23 ± 0.81

3.58 ± 0.49

−0.04

A

13.54 ± 4.88

3.50 ± 0.73

3.40 ± 0.99

Stylus

B

3.63 ± 0.50

3.36 ± 4.60

3.52 ± 1.06

−0.02

A

6.99 ± 4.36

9.54 ± 6.68

17.64 ± 33.52

Tryon

B

4.60 ± 1.75

3.69 ± 1.78

3.01 ± 0.56

−0.05

A

8.48 ± 7.18

4.72 ± 3.21

4.92 ± 5.89

S tr µm

Strong

B

0.21 ± 0.05

0.10 ± 0,13

0.17 ± 0.07

0.01

A

0.22 ± 0.14

0.05 ± 0,06

0.19 ± 0.18

Stylus

B

0.21 ± 0.05

0.08 ± 0.01

0.09 ± 0.03

0.01

A

0.21 ± 0.11

0.03 ± 0.02

0.03 ± 0.02

Tryon

B

0.15 ± 0.10

0.11 ± 0.11

0.08 ± 0.02

−0.01

A

0.15 ± 0.10

0.04 ± 0.01

0.04 ± 0.02

S dq µm

Strong

B

0.03 ± 0.03

1.12 ± 0.19

0.40 ± 0.08

−0.05

A

0.53 ± 0.34

1.20 ± 0.58

2.07 ± 2.30

Stylus

B

0.42 ± 0.05

1.14 ± 1.11

5.02 ± 2.27

0.53

A

0.36 ± 0.11

1.80 ± 1.66

4.67 ± 7.14

Tryon

B

0.85 ± 0.46

3.15 ± 1.11

1.15 ± 0.40

−0.01

A

0.88 ± 0.99

1.95 ± 0.73

5.77 ± 4.40


برای بالای تاپ ها، بانه ها و دره ها، ماکروهندسه ایمپلنت تاثیر معنی داری در مقادیر Sa ، عمدتا برای ایمپلنت های Strong و Tryon دارند. با توجه به اثرات جای دهی استخوان، مشاهده شد که پارامتر Sa، که نشان دهنده میانگین ارتفاع بی نظمی های سطح است، پس از جای دهی در استخوان برای Stylus ، (Stylus top p = 0.000)، در مناطق بالای دندانه کاهش قابل توجهی نشان می دهد.

لازم به ذکر است که برای این ایمپلنت، مناطق بالا توپوگرافی منظمی را نشان نمی دهد، یعنی، پرداخت سطح به نظر نمی رسد که برای تغییر کل منطقه موثر باشد (شکل 4 (b)). این به نظر می رسید که ناشی از صافی زبری ها در تصاویر SEM باشد که بسیار کمتر از بالای دندانه ایمپلنت Tryon بود. برعکس، برای ایمپلنت Strong ، Sa با با قرار دادن ایمپلنت در استخوان افزایش می یابد ، گرچه انحراف معیار بسیار بالا بود.

مساحت بالای دندانه این ایمپلنت ها نسبت به سایر ایمپلنت ها کمتر بود (جدول 1)، که احتمالا منجر به افزایش فشار تماس در طول فرآیند جای دهی شده. این می تواند منجر به تولید شدید تر باقیمانده های استخوانی شود، که ممکن است مقادیر بالاتر Sa و همچنین پراکندگی بیشتر در نتایج را توجیه کند.

بعضی از شواهد در مورد باقیمانده استخوان با استفاده از فلش در شکل 4 (d) نسبت به بالای دندانه ایمپلنت Strong پس از قرار دادن ایمپلنت نشان داده شده است. کاهش معنی داری در Sa ها بر روی پهلو های دندانه ایمپلنت برای ایمپلنت های Tryon مشاهده شد (p = 0.000). با توجه به ته دندانه ها، تمام مقادیر Sa بعد از قرار دادن ایمپلنت در در استخوان افزایش یافت که در ایمپلنت های Strong (001/0 = P) و Tryon ،( (000/0 = p) قابل توجه بود. این احتمالا با باقیمانده های استخوان های حاصل از جایدهی ایمپلنت در استخوان مرتبط است.

An external file that holds a picture, illustration, etc.
Object name is IJD2018-4089274.004.jpg
تصویر 4 تصاویر نمایانگر ایمپلنت ها قبل از قرار دادن ایمپلنت (a-c) و پس از خارج کردن از استخوان (d-f). اگرچه تصاویر در هر دو شرایط بسیار شبیه هستند، ممکن است پس از کاشت / خارج کردن (A)، تغییر شکل گسسته (، f)) و باقی مانده هایی (،d)) روی سطح ایمپلنت مشاهده شود.

پرداخت سطح در برخی از ایمپلنت ها در پوشش همه مناطق، مانند موارد نشان داده شده توسط فلش ​​در شکل 4 (b)، که دارای توپوگرافی سطحی متفاوت است، موثر نیست. هنگامی که  بالای دندانه ها با بزرگنمایی بالاتر دیده شدند، مورفولوژی سطح آنها در همه ایمپلنت ها (g-i) بسیار مشابه بود. پس از قرار دادن ایمپلنت (A)، تغییرات جزئی ممکن است قابل توجه باشد، که نشان دهنده تغییر شکل پلاستیک کوچک در بی نظمی های سطحی برای سه ایمپلنت مختلف است (j-l). 
به گفته Albrektsson و Wennerberg  ایمپلنت ها را می توان به چهار دسته تقسیم کرد: : صاف (Sa <0.5 میکرومتر)، حداقل زیری (Sa بین 0.5 تا 1.0 میکرومتر)، نسبتا زبر (Sa بین 1.0 تا 2.0 میکرومتر) و زبر (Sa> 2.0 میکرومتر). برخی مطالعات پیشنهاد کرده اند که یک سطح ایمپلنت ایده آل باید مقادیر Sa بین 1.0 تا 2.0 میکرومتر داشته باشد.
در این مطالعه Sa بیشتر ایمپلنت ها قبل از وارد شدن به استخوان ​​کمتر از 1.0 میکرومتر (حداقل زبری) بود. یک استثناء، ایمپلنت (Tryon (B بود که مقادیر Sa ی 0.68 ± 0.99 (جدول 2) نشان می دهد. قبل از وارد شدن به دنده خوک، ماکروژئومتری ها تأثیر کمی بر مقدار Sa داشتند، اما فرآیند جای دهی در استخوان ممکن است منجر به تشکیل باقیمانده های استخوانی شود در دره های دندانه و تخریب ایمپلنت های Tryon (A) و Strong (A) شود و مقادیر Sa را در این مناطق افزایش دهند.
در تپه های ایمپلنت Stylus (A) و پهلو های ایمپلنت Tryon (A)، مقادیر SA کاهش می یابد، ظاهرا به علت مسطح شدن بی نظمی های سطحی. این واقعیت که پارامترهای زبری در مناطق مختلف (بالا ، پهلو و ته دندانه) محاسبه شده است، شناسایی پدیده های مختلفی را که در حین جای دهی اتفاق می افتد، یعنی پهن شدن زبری ها در قسمت های جانبی و بالای برخی از ایمپلنت ها و تجمع باقیمانده ها در دره های برخی از ایمپلنت ها، را ممکن می سازد. یکی دیگر از دلایل احتمالی تغییرات در Sa پس از فرایند قرار دادن ایمپلنت، وجود کمترین باقیمانده های استخوان در دره ها است، اما این باید با افزایش مقدار Ssk باشد، که چنین نیست. 
پارامترهای مرتبط با توزیع ارتفاع بی نظمی های سطحی، Ssk و Sku هستند. پارامتر Ssk با عدم تقارن منحنی توزیع ارتفاع مرتبط است، که منحنی های با توزیع تقریبا نرمال، دارای مقادیر Ssk نزدیک به 0 هستند.
Sku با صافی منحنی توزیع ارتفاع مرتبط است، که منحنی های با توزیع تقریبا نرمال، مقادیر Sku نزدیک به 3 دارند. تمام مناطق ایمپلنت B و A نشان دهنده مقادیر Ssk نزدیک به 0 و مقادیر Sku نزدیک به 3 (جدول 2) هستند. مقادیر Ssk برای همه ایمپلنت های B و A تغییرات قابل توجهی را نشان ندادند (جدول 2). از آنجایی که همه مناطق از همه ایمپلنت ها مقادیر نزدیک به 0 را نشان دادند، در هر منطقه از ایمپلنت ها قبل یا بعد از قرارگیری، بین بالای و یا دره تفاوتی وجود نداشت.
انحرافات Ssk از 0 (مربوط به یک توزیع نرمال)، ممکن است برای نشان دادن تقارن، کوچک باشد. گر چه مقادیر Sku برای بالا و پایین دندانه در همه ایمپلنت ها پس از وارد شدن به استخوان افزایش می یابد، این یافته ها دارای اهمیت فیزیکی نیستند، و فقط تغییر شکل گسسته در سطوح بالا را نشان می دهند. میانگین مقادیر Sku در همه مناطق برای همه (B) ایمپلنت های Stylus نزدیک به 3 بود.
در این مقادیر برای مناطق بالا، پهلو و ته دندانه ایمپلنت Stylus (A) و بالای ایمپلنت Tryon (A)، افزایش ملایمی وجود دارد. چنین افزایش در مقادیر Sku ممکن است به دلیل تغییرات زبری سطح در طول فرایند کاشت باشد ، که به  ایجاد تعداد کمی از قله های بسیار تیز منجر می شود. مقادیر Sku نزدیک به 3، همراه با مقادیر Ssk نزدیک به 0، نشان می دهد که توزیع ارتفاع بی نظمی نزدیک به توزیع نرمال است، صرف نظر از ماکروهندسه یا منطقه ایمپلنت. 
همانطور که این پارامترها ممکن است به شدت (با تغییرات گسسته در توپوگرافی مانند باقی مانده ها) تغییر کنند، ، ارزیابی طرح فضای مورفولوژیکی Sku × Ssk قبل و بعد از قرار دادن ایمپلنت  در استخوان، لازم است. شکل 5 فضای مورفولوژیکی Sku × Ssk را برای همه مناطق مختلف هر ایمپلنت قبل (B) و بعد از (A) کاشت تحلیل می کند. برای تمام ته دندانه ها، نشان داده شده در طرح با علامت "*،"  مقادیر  Sku ​​افزایش یافته است. اثر صاف شدگی با توجه به تغییر شکل پلاستیکی که در بالای دندانه های ایمپلنت مشاهده می شود باعث می شود که اکثریت قریب به اتفاق آنها دارای ارتفاع مشابه باشند، با وجود تعداد بسیار کمی از دندانه های تیز که Sku را افزایش می دهد.
برای پهلوی دندانه های ایمپلنت Stylus، Sku پس از قرار دادن ایمپلنت  در استخوان افزایش می یابد، اما صاف شدگی در SEM مشخص نشد. این افزایش ممکن است ناشی از وجود باقیمانده هایی مانند باقیمانده های استخوان باشد، به طوری که در مقایسه با باقیمانده های بزرگ، به نظر می رسد زبری های دیگر "مسطح" شده. 

An external file that holds a picture, illustration, etc.
Object name is IJD2018-4089274.005.jpg

شکل 5 فضای مورفولوژیکی پارامترهای Ssk(x) × Sku(y) برای ایمپلنت B و A.
برای اندازه گیری قدرت بافت، یعنی یکنواختی بافت سطح، از پارامتر Str استفاده شده است که نسبت ابعاد سطوح را ارزیابی می کند. مقادیر Str> 0.5 یک بافت یکنواخت را در همه جهات نشان می دهد، یعنی، سطح همسانگرد است؛ در حالی که Str <0.3 نشان دهنده غیر یکنواختی بافت است (ناهمسانگردى). نتایج مربوط به ایمپلنت های B و A در جدول 2 نشان داده شده است.
در ابتدا مشاهده شد که تمام ایمپلنت ها دارای Str ≤ 0.3 هستند، یعنی همسانگردی قوی. تمام ایمپلنت های B و A مقادیر Str پایین تری برای پهلو ها و ته دندانه ها در مقایسه با بالا دندانه ها دارند، که نشان می دهد ناهمسانگردى، بیشتر در این مناطق وجود دارد. پس از وارد شدن به استخوان، تمام ایمپلنت ها ویژگی های سطحی همسانگرد خود را در همه مناطق حفظ کردند.
پهلو ها و ته دندانه های ایمپلنت Stylus و Tryon پس از وارد شدن به استخوان، ناهمسانگردى را افزایش دادند و کاهش قابل توجهی در مقادیر Str ، (Stylus flank, p=0.000 and p=0.000; Tryon
flank, p=0.008 and p=0.000) مشاهده شد. ثابت شده است که پرداخت یکسان سطح در ایمپلنت های مختلف منجر به تفاوت در پارامترهای زبری می شود، به احتمال زیاد به دلیل متغیرهای مربوط به فرایند پرداخت مضاعف، به خصوص با توجه به ماکروهندسه ایمپلنت و منطقه دندانه در هر ایمپلنت. به طور کلی ایمپلنت B و A ویژگی های ناهمسانگردى خود را حفظ کردند.
علاوه بر این، چون این مطالعه از گشتاور معکوس برای خارج کردن ایمپلنت استفاده نمی کند، همانطور که توسط مینت و سنا پیشنهاد شده است، نتایج ارائه شده در اینجا در مقایسه با مطالعات سالرنو (که مقادیر تغییر شکل توپوگرافی احتمالا به دلیل روند خارج کردن ایمپلنت که بر مبنای گشتاور معکوس بود ، تغییر قابل توجهی نشان نداد)قابل اعتماد تر است،. مقادیر Sdq که نشان دهنده میانگین مربعات شیب زبری هستند نیز در جدول 2 نشان داده شده است. به طور کلی، ته و پهلو های دندانه ، زبری شدیدتری نشان دادند.
بعد از قرار دادن ایمپلنت استخوان، ایمپلنت های (A)مقدار Sdq بالایی در قسمت بالای دندانه نشان دادند، اما پس از قرارگیری در استخوان، تنها ایمپلنت Strong و Stylus از لحاظ آماری متفاوت بودند (p = 0.035 و p = 0.004). باید به بالای ایمپلنت Strong توجه ویژه ای شود، زیرا نشان دهنده افزایش شدید شیب زبری پس از قرار دادن ایمپلنت در استخوان است. قبلا پیش بینی شده است که فشار تماس روی بالای دندانه، حین قرار دادن ایمپلنت در استخوان برای این ایمپلنت به علت کاهش سطح بالا، بیشتر است و به این ترتیب، وجود زبری های تندتر پس از کاشت ایمپلنت قابل قبول است (شکل 4 (b)) .
پرداخت سطحی، یک توپوگرافی منظم در بالای این ایمپلنت ها ایجاد نمی کند. بالاترین و پراکنده ترین مقادیر Sdq در پهلو و ته دندانه های ایمپلنت Stylus A و Tryon A مشاهده شد و پس از قرار دادن ایمپلنت در استخوان، بالای دندانه Stylus و پهلوی دندانه Tryon، تنها مناطقی بودند که کاهش معنی داری نشان دادند (p = .004 و p = .000). در مطالعه حاضر، توپوگرافی سطح ایمپلنت با استفاده از تداخل سنجی لیزری و میکروسکوپ الکترونی روبشی قبل و بعد از قرار دادن ایمپلنت در در استخوان دنده خوک مشخص شد.
تفاوت هایی بسته به منطقه و ماکرو هندسه ایمپلنت، در توپوگرافی مشاهده شد،. پس از قرار دادن ایمپلنت در در استخوان، توپوگرافی سطح در مناطق مختلف پیچ ها برای همه ایمپلنت های ارزیابی شده، تغییر یافت. در این بررسی آزمایشگاهی، می توان مشاهده کرد که روش شناسی مورد استفاده در اینجا برای ارزیابی کمی سطح ایمپلنت های پیچی مختلف مناسب است.
2.3 آزمایشات سلولی نتایج تست تکثیر سلولی در جدول 3 بیان شده است و p همه آنها در آزمون ویلکاکسون، بیشتر از 0.05 بود. جدول 3 میانگین (± انحراف معیار) تکثیر سلولی بر روی ایمپلنت های B و A با استفاده از روش blue vital exclusion در استئوبلاست ها.

زمان

سلول × 104 میانگین ± SD

سلول × 104 میانگین ± SD

Strong B

Strong A

24 h

1.25 ± 0.46

1.77 ± 0.45

48 h

5.25 ± 0.34

4.07 ± 0.26

96 h

8.22 ± 0.22

8.14 ± 0.56

Stylus B

Stylus A

24 h

2.14 ± 0.46

1.48 ± 0.25

48 h

5.62 ± 0.25

4.22 ± 0.22

96 h

8.81 ± 0.46

9.03 ± 0.26

Tryon B

Tryon A

24 h

2.07 ± 0.13

1.63 ± 0.34

48 h

6.00 ± 0.23

3.55 ± 0.22

96 h

8.88 ± 0.67

9.40 ± 0.34


در 24 ساعت، 48 ساعت و 96 ساعت ، اختلاف معنی داری بین قبل و بعد از قرارگیری ایمپلنت در استخوان های خوک (05/0 P>) برای سه نوع ایمپلنت مشاهده نشد. برای آزمایش قابلیت زیستی سلولی، میانگین جذب (± انحراف معیار) در آزمون (در 24 ساعت، 48 ساعت، 96 ساعت) تفاوت معنیداری بین گروههای (B) و (A) برای سه نوع ایمپلنت مشاهده نشد (05 / 0p>). مقادیر در جدول 4 ارائه شده است و p همه آنها در آزمون ویلکاکسون، بیشتر از 0.05 بود.. جدول 4 میانگین (± انحراف معیار) قابلیت زیستی سلول با استفاده از آزمون MTT در استئوبلاست

زمان

چگالی نوری = 590 nm میانگین ± SD

چگالی نوری = 590 nm میانگین ± SD

Strong A

Strong D

24 h

0.16 ± 0.00

0.11 ± 0.01

48 h

0.40 ± 0.03

0.30 ± 0.03

96 h

0.82 ± 0.02

0.73 ± 0.06

Stylus A

Stylus D

24 h

0.15 ± 0.01

0.12 ± 0.02

48 h

0.39 ± 0.03

0.29 ± 0.04

96 h

1.00 ± 0.00

0.58 ± 0.09

Tryon A

Tryon D

24 h

0.16 ± 0.02

0.11 ± 0.00

48 h

0.39 ± 0.01

0.30 ± 0.03

96 h

0.87 ± 0.01

0.73 ± 0.13


پرداخت سطحی، ممکن است بر چسبندگی ، مورفولوژی و تکثیر سلولی تاثیر بگذارد و فعالیت سلول های استئوبلاستیک و سازگاری زیستی در پوشش های متخلخل را افزایش دهد، که به نفع پیوند استخوانی است. سطح مورد بررسی در این مطالعه دارای زبری های مختلف در بالا، پهلو و ته دندانه بود. با این وجود، نتایج تکثیر سلولی و قابلیت زیستی سلول ها در هیچ یک از انواع ایمپلنت قبل و بعد از قرارگیری در استخوان در نقاط زمانی ارزیابی شده، تفاوت معنیداری نداشتند .

استئوپونتین یک گلیکوپروتئین فسفریل شده و سولفات شده است که توسط چندین سلول از جمله استئوبلاست ها ترشح می شود، و باعث چسبندگی این سلول ها به ماتریس خارج سلولی می شود.

این یک نشانگر اولیه برای رشد استخوان و تفکیک استئوبلاستیک است، که در ماتریس نابالغ، جبهه های کانی سازی و در استئوبلاست ها بیشتر دیده می شود. بر اساس آزمون ELISA، نتایج حاصل از ترشح استئوپونتیک توسط سلولهای پری استوبلاست روی سطوح مختلف در جدول 5 نشان داده شده است و p همه آنها در آزمون ویلکاکسون، بیشتر از 0.05 بود. جدول 5 میانگین (± انحراف معیار) سنتز استئوپونتین pg / mL بر روی ایمپلنت های B و A اندازه گیری شده از طریق آزمایش ELISA.


زمان

میانگین ± SD

میانگین ± SD

Strong B

Strong A

24 h

986.28 ± 81.42

1103.2 ± 34.21

48 h

156.75 ± 27.99

1321.12 ± 117.46

96 h

1224.72 ± 161.74

1941.33 ± 107.66

Stylus B

Stylus A

24 h

1120.01 ± 54.63

1222.85 ± 15.38

48 h

1891.62 ± 54.72

1266.86 ± 104.97

96 h

1292.05 ± 59.8

1935.2 ± 116.28

Tryon B

Tryon A

24 h

964.15 ± 220.98

1171.05 ± 96.22

48 h

1769.25 ± 146.94

1390.77 ± 159.43

96 h

1360.34 ± 58.66

2078.06 ± 131.64


نتایج هیچ تغییری در osteopontin در هر یک از سطوح آزمایش شده (p> 0.05) نشان داد. افزایش اندک استئوپونتیین بعد از 96 ساعت ممکن است برای سه نوع ایمپلنت، پس از نصب در دنده خوک مشاهده شود، اگر چه از نظر آماری معنادار نیست. علیرغم افزایش اندکی در osteopontin در 96 ساعت برای تمام ماکروهندسه ها در ایمپلنت (B) ، در ایمپلنت های (A) در هیچ زمانی، تفاوت ها معنی دار نبود.

چون روش کشت سلول ایمپلنت ها را در موقعیت افقی نگه می داشت، رسوب سلول ها به ته و پهلو های دندانه های پیچ وارد می شد. در این مطالعه، این عامل به عنوان یک محدودیت در نظر گرفته می شود، زیرا ، ارزیابی دقیق رفتار سلول ها در بالا، قله و دره به طور جداگانه ممکن نیست.

به منظور ارزیابی اینکه آیا اصلاح سطح ناشی از وارد شدن به استخوان باعث تغییر رفتار سلول می شود یا نه، این روش ، کارآمد بود. بنابراین، با توجه به محدودیت های این مطالعه، نتایج نشان داد تفاوت معنی داری در رفتار سلول ها قبل و پس از قرار دادن ایمپلنت در استخوان وجود ندارد. در مطالعات آینده، روش کشت سلولی باید برای جلوگیری از رسوب سلول در دندانه های ایمپلنت بهینه سازی شود.


ویزیت و مشاوره رایگان دندانپزشکی