Kollagen-Implantat vs. Kollagen-angereichertes Implantat bei Sinuslift: RCT (C vs CE)

Die transkrestale Sinusbodenelevation (tSFE) ist ein etabliertes Verfahren zur vertikalen Knochenaugmentation im zahnlosen hinteren Oberkiefer und bietet eine weniger invasive Alternative zum lateralen Zugang.

Unter den verschiedenen Knochenersatzmaterialien, die bei der transkrestalen Sinusaugmentation verwendet werden, ist eine weit verbreitete Option das kollagenangereicherte, rinderbasierte Knochenersatzmaterial. Dieses Material besteht überwiegend aus enteiweißten Rinderknochenkörnern, kombiniert mit einem geringen Anteil hochgereinigten Schweinekollagens. Die Zugabe von Kollagen verbessert die Handhabungseigenschaften und Formbarkeit des Transplantats und erleichtert seine klinische Anwendung.

Ein alternativer Ansatz beinhaltet die Verwendung von Schweinetransplantat, das aufgrund seines Deantigenisierungsprozesses vollständig mit seinem nativen Kollagen imprägniert ist. Dies erwies sich als förderlich für eine bessere Regeneration aufgrund seines angiogenen und osteogenen Potenzials. Das primäre Ziel der vorliegenden Studie ist eine histologische Bewertung der Qualität der Knochenregeneration nach der Platzierung eines Transplantatmaterials während der transkrestalen Sinusbodenelevation bei Fällen mit stark resorbiertem hinteren Oberkiefer. Konkret wird die Analyse die relativen Anteile von nativem Knochen, neu gebildetem Knochen, Bindegewebe und verbleibendem Transplantatmaterial im augmentierten Bereich quantifizieren. Die sekundären Ziele sind die Beurteilung der volumetrischen Veränderungen des transplantierten Bereichs über die Zeit – einschließlich der Rate der Transplantatresorption oder -schrumpfung – mittels radiologischer Analyse und die Bewertung der Implantatüberlebensrate im Zusammenhang mit diesem regenerativen Ansatz.

Materialien und Methoden: Die Studie wurde als prospektive, randomisierte, kontrollierte klinische Studie konzipiert. Alle Patienten, die eine implantatgestützte Versorgung im hinteren Oberkiefer mit einer Restknochenhöhe von weniger als 4 mm unterhalb des Sinusbodens benötigten, kamen für die Studie in Frage. Eine Mindeststichprobe von 12,2 Teilnehmern pro Gruppe (24,4 Teilnehmer insgesamt) war erforderlich, um signifikante Unterschiede zwischen den beiden Gruppen festzustellen. Präoperativ erhalten alle Patienten eine umfassende klinische und radiologische Untersuchung. Dazu gehören eine vollständige parodontale Untersuchung, die Beurteilung der Okklusionsverhältnisse und die Bewertung des prothetischen Raums. Es werden DVT-Aufnahmen (Digitale Volumentomographie) und digitale dentale Abformungen angefertigt. Die resultierenden STL- (Standard Tessellation Language) und DICOM- (Digital Imaging and Communications in Medicine) Dateien werden abgeglichen und in einen digitalen Workflow für die virtuelle Planung unter Verwendung spezieller Software (RealGUIDE, 3DIEMME, Cantù, Italien) integriert.

Nach Verabreichung einer Lokalanästhesie (2% Mepivacain HCl mit 1:100.000 Adrenalin) wird ein minimalinvasiver, vollschichtiger Umschlaglappen präpariert, um den chirurgischen Zugang freizulegen. Der Zugang zur Sinushöhle erfolgt über einen krestalen Ansatz. Die initiale Bohrung wird mit einem 2-mm-Bohrer bis zum Kontakt mit der kortikalen Knochenschicht des Sinusbodens durchgeführt. Anschließend werden Osteotomieschrauben mit zunehmendem Durchmesser (typischerweise 3,5 und 4,0 mm) verwendet, um die krestale Antrostomie zu vervollständigen. Eine vorläufige Ablösung der Schneider-Membran erfolgt mit speziell entwickelten Mikroelevatoren (Dajelevators, Merighi Umberto, Valsamoggia, Italien). Nach Überprüfung der Membranintegrität mittels Valsalva-Manöver wird das ausgewählte Knochentransplantatmaterial in kleinen Portionen eingebracht und mit einem Stößel vorsichtig kompaktiert, um die Sinusmembran weiter vom Boden sowie von den lateralen und medialen Wänden der Sinushöhle abzuheben. Kollagenhaltiges Schweineknochentransplantat (MP3, Osteobiol, Giaveno, Italien) wird in der Testgruppe verwendet, während ein kollagenangereichertes, rinderbasiertes Knochenersatzmaterial (Bio-Oss Collagen, Geistlich, Wolhusen, Schweiz) in der Kontrollgruppe zum Einsatz kommt. Sobald eine zufriedenstellende Elevation erreicht ist – definiert als eine Gesamthöhe von mindestens 10 mm vom krestalen Knochenniveau zur angehobenen Membranposition, verifiziert durch intraoperative periapikale Röntgenaufnahmen – wird der krestale Zugang mit einer finalen Portion Transplantatmaterial verschlossen.

Der Lappen wird dann mit resorbierbaren 6-0-Nähten (Monofast, Medipac, Griechenland) mittels Einzelknopfnähten verschlossen. Die postoperative Versorgung umfasste eine 5-tägige Antibiotikagabe (Amoxicillin/Clavulansäure 1 g dreimal täglich) und nichtsteroidale Antirheumatika (Ketoprofen 80 mg bei Bedarf). Die Fäden werden nach 14 Tagen entfernt, und die Heilung wird monatlich überwacht.

Eine DVT-Aufnahme wird durchgeführt, um die dreidimensionale Integrität der Mukosaelevation zu beurteilen.

Zahnimplantatinsertion und prothetische Versorgung. Nach einer 6-monatigen Einheilphase wird eine DVT-Aufnahme durchgeführt, um die Qualität und Reifung des regenerierten Gewebes zu beurteilen. Anschließend werden Zahnimplantate gemäß dem vorab festgelegten chirurgischen Plan gesetzt. Nach Lokalanästhesie und minimalinvasiver Lappenpräparation wird eine chirurgische Schablone zur Führung der Osteotomie verwendet. Ein 4 mm Außendurchmesser Trepanbohrer, montiert auf einem chirurgischen Motor (SA-310 Elcomed, W&H, Bürmoos, Österreich), wird verwendet, um einen Knochenzylinder von der geplanten Implantatstelle zu entnehmen. Die gewonnenen Knochenproben werden sofort in 10% gepufferter Formalinlösung (Carlo Erba Reagents, Cornaredo, Italien) für die histologische Analyse eingelegt. Die Implantatosteotomie wird dann vervollständigt und die Implantate wie geplant inseriert.

Nach einer weiteren 4-monatigen Einheilphase wird die prothetische Rehabilitation gemäß den Standardklinikprotokollen durchgeführt. Um dimensionale Veränderungen im transplantierten Bereich zu beurteilen, werden präoperative, unmittelbar postoperative und 6 Monate postoperative DVT-Aufnahmen analysiert. Variationen im augmentierten Bereich werden hinsichtlich Knochenhöhe und Transplantatvolumen bewertet. Für lineare Messungen dient die Implantatstelle als Referenz, und die Bewertungen erfolgen entlang der idealen Implantatachse, die zuvor mittels 3D-Planungssoftware bestimmt wurde. Die krestale Knochenhöhe (CBH) wird als vertikaler Abstand zwischen dem Alveolarkamm und dem Sinusboden definiert.

Die Sinusbreite wird als medio-bukkale Dimension in 10 mm Entfernung vom Kamm gemessen. Ein Schwellenwert von 12 mm wird verwendet, um den Sinus als weit (>12 mm) oder schmal (≤12 mm) zu definieren. Für die volumetrische Analyse werden dreidimensionale Rekonstruktionen der transplantierten Bereiche unter Verwendung eines halbautomatischen Segmentierungsprotokolls in 3D Slicer (Version 5.2.1), einer Open-Source-Softwareplattform für medizinische Bildanalyse, erstellt. Die Segmentierung wird von einem erfahrenen Bediener unter Verwendung einer Kombination aus schwellenwertbasierten und manuellen Verfeinerungstechniken durchgeführt. Für jede Implantatstelle wird eine STL-Datei des transplantierten Volumens generiert. Die STL-Dateien werden dann mit MeshLab (Version 2023.12), einem Open-Source-System für 3D-Mesh-Verarbeitung (www.meshlab.net), verarbeitet, um das Gesamttransplantatvolumen in Kubikmillimetern (mm³) zu berechnen. Knochenproben werden unmittelbar nach der Entnahme in 10% gepuffertes Formalin (Carlo Erba Reagents, Cornaredo, Italien) fixiert, um Gewebeveränderungen zu minimieren. Die Fixierung erfolgt über 72 Stunden, gefolgt von einem gründlichen Wasserspülgang zur Entfernung von Restformalin. Anschließend werden die Proben in 17% EDTA, pH 10 (Carlo Erba Reagents, Cornaredo, Italien) unter Verwendung eines mikrowellenunterstützten Protokolls entkalkt, wie zuvor beschrieben (Savadori et al., 2023). Der Endpunkt der Entkalkung wird mittels des Ammoniumoxalat-Chemietests bestimmt (Giardino et al., 2019). Nach der Entkalkung werden die Proben in einer abgestuften Ethanolreihe (70% bis 100%) dehydriert, in Xylol geklärt und in Paraffin eingebettet (Giardino et al., 2023). Histologische Schnitte von 4 µm Dicke werden mit einem Rotationsmikrotom (RM2245, Leica Biosystems, Nussloch, Deutschland) angefertigt. Nur Schnitte aus dem zentralen Teil jeder Biopsie, die somit Bereiche vermeiden, die möglicherweise durch Reibung des Trepanbohrers beeinträchtigt sind, werden in die Analyse einbezogen. Die Schnitte werden auf silanisierten Glasobjektträgern (VWR International, Radnor, PA, USA) montiert und mit Hämatoxylin und Eosin (Carlo Erba Reagents, Cornaredo, Italien) gefärbt, um die Identifizierung und Quantifizierung von neu gebildetem Knochen und restlichem Biomaterial sowie die qualitative Beurteilung der Weichgewebemorphologie, Zellzusammensetzung und Entzündungsreaktion zu ermöglichen.

Bilder werden mit einem Durchlichtmikroskop (CX43, Olympus Corporation, Tokio, Japan) aufgenommen, das mit einer Olympus LC30-Kamera ausgestattet ist, und mit der Software LCmicro (Version 2.2) (Olympus Corporation, Tokio, Japan) verarbeitet. Für jede Probe werden drei repräsentative Schnitte analysiert. Pro Schnitt werden mehrere hochauflösende Mikrografien aufgenommen und digital mit der Software AutoStitch (Version 1.0) (University of British Columbia, Vancouver, Kanada; www.cs.ubc.ca/~mbrown/autostitch/autostitch.html) zu einem einzigen Panoramabild zusammengefügt. Diese zusammengesetzten Bilder werden für die histomorphometrische Analyse verwendet, um die Flächen von neu gebildetem Knochen und restlichem Biomaterial, ausgedrückt als Prozentsatz der gesamten Schnittfläche, zu quantifizieren. Die Messungen werden an allen drei Schnitten durchgeführt und das arithmetische Mittel berechnet. Die Bildanalyse erfolgt mit der Software ImageJ (National Institutes of Health, Bethesda, MD, USA; https://imagej.nih.gov/ij/). Dieselben Bilder werden auch für die qualitative Bewertung verwendet.

Für die standardisierte Analyse wird jeder Knochenzylinder in 2,5 mm lange Segmente unterteilt, um den Vergleich von Bereichen mit unterschiedlichen Regenerationsmustern innerhalb derselben Ebene zu vermeiden und potenzielle Verzerrungen durch Zylinderfrakturen während der Entnahme oder Verarbeitung zu reduzieren. Obwohl angestrebt wird, Zylinder einheitlicher Länge (7-8 mm) zu erhalten, besteht die Möglichkeit, dass intakte Proben aufgrund mechanischer Fragilität während der Trepanentnahme oder Entkalkung nicht immer gewonnen werden können. Aus diesem Grund wird der segmentale Analysenansatz als methodischer Standard angenommen: schlecht mineralisierte Proben, bei denen nur ein begrenztes Segment auswertbar ist, werden somit nicht gleichgewichtet wie längere, strukturell intakte Proben. Nicht regenerierte Abschnitte werden von der Analyse ausgeschlossen, wenn ihre mechanische Integrität beeinträchtigt ist.

Zusätzlich wird die Hämatoxylin-Eosin (H&E)-Färbung für eine semiquantitative Bewertung von Entzündungsinfiltraten verwendet, basierend auf einem zuvor validierten Bewertungssystem. Die Entzündungsreaktion wird nach der Dichte und Verteilung von Entzündungszellen wie folgt eingestuft:

• Score 0: Kein Entzündungsinfiltrat
• Score 1: Gelegentliche isolierte mononukleäre Zellen
• Score 2: Fokales mononukleäres Infiltrat mit begrenzter Verteilung
• Score 3: Diffuses mononukleäres Infiltrat mittlerer Intensität
• Score 4: Ausgedehntes Infiltrat mit Zellaggregaten und/oder granulozytären Komponenten.

Die statistische Analyse und Datenvisualisierung erfolgt mit GraphPad Prism (Version 8.0.1 für Windows; GraphPad Software, Boston, MA, USA). Alle Variablen im Datensatz werden zunächst auf Normalverteilung mit dem Shapiro-Wilk-Test geprüft. Die Daten werden dann mit Mittelwert und Standardabweichung für normalverteilte Variablen oder Median und Interquartilsabstand (IQR) für nicht-normalverteilte Variablen zusammengefasst.

Unterschiede zwischen der Test- und Kontrollgruppe hinsichtlich Alter, Restknochenhöhe am Kamm, medio-bukkaler Sinusdimension, totalem mineralisiertem Gewebe, neu gebildetem Knochen, restlichem Transplantat und Mesh-Volumen (mm³) werden entweder mit dem ungepaarten t-Test oder dem Mann-Whitney-U-Test bewertet, abhängig von der Normalverteilung. Unterschiede bei kategorialen Variablen (Geschlecht, Rauchgewohnheiten, Parodontitisanamnese, Vorhandensein einer Membranperforation) werden mit dem exakten Test nach Fisher bewertet. Intergruppenunterschiede in den mittleren Rängen von neu gebildetem Knochen und restlichem Transplantat über die drei definierten Regionen des Knochenzylinders werden mit dem Kruskal-Wallis-Test analysiert.

Für alle statistischen Analysen wurde ein p-Wert ≤ 0,05 als statistisch signifikant betrachtet. Die Nullhypothese besagte in jedem Fall, dass es keinen Unterschied zwischen den Gruppen für den getesteten Parameter gibt.