Titan med digital teknik

vetenskap & klinik ● anders örtorpTitan med digital teknik– ett alternativ vid implantatbehandling av tandlösa käkarAutoreferatDen 21 januari 2005 försvarade tandläkare Anders Örtorp sin avhandling ”On titanium frameworksand alternative impression techniques in implant dentistry” vid Göteborgs universitet, Sahlgrenskaakademin, Odontologiska institutionen, Göteborg.Fakultetsopponent var professor Kristina Arvidson Fyrberg, Bergen, Norge. Huvudhandledarehar varit professor Torsten Jemt vid specialistkliniken för oral rehabilitering/Brånemarkkliniken ochoral protetik/odontologisk materialvetenskap i Göteborg. Biträdande handledare var professorAnn Wennerberg vid avdelningen för oral protetik/odontologisk materialvetenskap i Göteborg.författareAnders Örtorp,odont dr, övertandläkare,specialistklinikenoral rehabilitering/Brånemarkkliniken,specialisttandvården,Göteborg.Det finns flera orsaker till utvecklingen av titanskelettinom implantatbehandling av helt tandlösa käkar.Det är viktigt att få fram en metall, metod ellerbåde och som möjligen kan sänka kostnaden förimplantatbehandling. När nya implantatmaterial introducerasmåste också fokus vara att minska antaletmetaller i munhålan. Användningen av samma material(titan) i komponenterna som i den protetiskakonstruktionen kan vara en fördel.Den ”konventionella” tillverkningen av fasta implantatbroarhar genomgått få förändringar underdet senaste seklet. Tekniken är till stor del baserad påhantverk av gjutna material. Den är svår att rationalisera/effektiviseraoch personalkrävande.Titan kan användas för annan teknik vid skelettframställning,till exempel:•••Lasersvetsning av prefabricerade komponenter,vilket användes i de tre första generationernaav Procera® titanskelett på 1980- och 90-talen(Ti-1, Figur 1, Ti-2, Figur 2 och Ti-3).Lasersvetsning av gjutna skelett(CrescoTi®Precision TM ; CTiP).Fräsning av titan grad 2 i ett stycke med digitalteknik, vilken används sedan slutet av 1990-talet(cnc; Computer Numeric Controlled, Procera®Implant Bridge; pib, Figur 3).Det är viktigt att undersöka nya tekniker in vivo.Några studier har kartlagt hur de tidiga lasersvetsadetitanbroarna fungerade, men långtidsuppföljningarbehövs. Långtidsuppföljningar av den senare generationenav titanbroar (cnc) saknas.Titan har goda biologiska egenskaper och risken förkorrosion är liten. Det gör det möjligt att framställabroar på implantatnivå (under slemhinnan). Kortaredistanser kan användas, man kan även utesluta distanseroch mekaniskt starkare broskruvkomponenterkan användas. Detta förutsätter dock framställningsteknikerav titanskelett med ”god” passform till implantaten.De tidiga lasersvetsade titanbroarna hade en passformsom var jämförbar med de konventionellt gjutnabroarna av guldlegering. Det finns dock få studier avpassformen när det gäller implantat/distanser av densenare generationen cnc-frästa titankonstruktioner.Det finns inte heller några studier som visar vad somsker med passformen när man lagt på fasader avporslin eller akryl. Ingen systematisk undersökninghar publicerats inom områdena förspänning ochytråhet i skruvsäten i titanskeletten. För att visa påvikten av dessa aspekter och kunna utveckla implantatbehandlingenbehövde dessa områden studeras.Kliniska försök med cnc-frästa titanskelettframställda med fotogrammetri (fotografi somanvänds med digital information) har publiceratsmed goda resultat. ”Avtryck” med fotogrammetrimed digital information måste dock vidareutvecklasoch studeras.Hypotesen var att titanskelett är jämförbara medkonventionella guldskelett vid implantatbehandling,samt att 3-dimensionell fotogrammetriteknik (3-D)är jämförbar med konventionell avtrycks- och modellframställningsteknikför att återge implantatpositionerför skelettframställning.SyfteSyftet med avhandlingen var att:• Studera det kliniska utseendet efter 5 år på implantatunderstöddabroar med lasersvetsade ti-58 TANDLÄKARTIDNINGEN ÅRG 97 NR 11 2005

Titanskeletttanskelett i tandlösa underkäkar samt att jämföramed konventionella guldskelett.• Utvärdera och jämföra den kliniska och röntgenologiskabilden för implantatunderstöddabroar av cnc-frästa titanskelett i helt tandlösakäkar med broar som är baserade på konventionellaguldskelett under de första 5 åren sombroarna var i funktion.• Undersöka och jämföra repeterbarheten vid tillverkningav cnc-frästa titanskelett och konventionelltgjutna guldskelett samt att analysera distorsionsom orsakas av olika fasadpåläggningar.• Jämföra förspänningen i skruvretineradetitan- och guldskelett, jämföra förspänningeni titanskelett före och efter fasadpåläggning,samt försöka relatera ytråhet i skruvförbandtill olikheter i förspänning.• Testa repeterbarhet och precision med 3-Dfotogrammetriteknikför att återge implantatpositionerin vitro samt jämföra denna teknikmed konventionella gipsmodeller från två olikaavtrycksmaterial.Delarbete iTestgruppen omfattade 155 patienter som var helttandlösa i underkäken. Patienterna fick i genomsnitt5,3 implantat av två olika typer av lasersvetsade titanbroar.(Broarna var de två första generationernasProcera lasersvetsade titanbroar; Ti-1 och Ti-2, Figur1 och 2). I kontrollgruppen ingick 53 patienter medkonventionella guldskelett med i genomsnitt 5,3 implantat.Patienterna följdes retrospektivt och dataom klinisk och radiologisk bild för de 3 gruppernasamlades in under 5 år.Figur 1. Den förstagenerationen titanskelett(Ti-1) bestårav barkomponentermed cylindrar somfogas samman medlasersvetsning.Figur 2. Andra generationentitanskelett(Ti-2). Efter att komponenternaslipats ner tillsamma nivå placeradesen titanbar i position.Titanbaren svetsastill komponenternahorisontellt med laser.Figur 3. Fjärde generationentitanskelett.Den slutgiltiga utprovningenmed plasttändersatta i vax (överst)fungerar som guide vidtillverkningen av förlagan(nederst).Titanskelettet fräses ututifrån avläsningen avförlagans koordinater(det ”digitaliserade utseendet”).I mitten sesett fräst titanskelett i ettstycke inklusive cylindrar.Delarbete iiTestgruppen bestod av 67 broar (23 i maxillan och 44i mandibeln) med titanskelett som framställts medcnc-frästekniken (Figur 3). Tekniken innebär i korthetatt man följer ett standardprotokoll för broframställningi den tandlösa käken fram till dess att manprovat tanduppsättningen. Därefter görs en förlagai plast. Förlagan skannas och exakt information avimplantatens position läggs till genom att man mäterpositionen i gipsmodellen med hjälp av en koordinatmätmaskin.När alla data samlats in fräser man utett titanskelett (en kopia av förlagan) ur ett titanblockgrad 2. Titanskelettet används efter slutjustering avtandteknikern som i sin tur tillverkar den slutgiltigabron med konventionell teknik (akryl och plasttänder).Kontrollgruppen bestod av 31 broar i maxillanoch 31 broar i mandibeln med skelett som tillverkatsmed konventionell teknik med guldlegering samtmed samma fasadmaterial som på titanbroarna.Patienterna följdes prospektivt. Data om klinisktuppförande och radiologisk bild samladesin under 5 år.Delarbete iiiTjugo identiska titanskelett framställdes med cncfrästeknik(delarbete ii, Figur 3) från samma ursprungsmodell.Som kontrollgrupp framställdes femgjutna broar av guldlegering från samma modell.Skeletten mättes med avseende på passform i en koordinatmätmaskinkopplad till en dator. Mätningarskedde under olika steg i produktionen samt efter attman lagt på fasad på titanskeletten.Delarbete ivTio identiska cnc-frästa titanskelett och 5 skelett medguldlegering framställdes. Guldskruvarna drogs åttill 10 Ncm. Förspänningen mättes dels för guldskelettensamt när det gäller titanskeletten före och efterTANDLÄKARTIDNINGEN ÅRG 97 NR 11 2005 59

anders örtorpFigur 4. 3D-fotografiervar analyseradeoch mättai en stereoskopiskanalytisk plotter.Figur 5. Medeldistorsioni µmav mittpunktenpå skelettenscylindrar medursprungsmodellensom referensi absoluta tal.Jämförelse mellantitan och guldskelettinnanjustering ochpolering avskeletten.DistorsionFigur 6. cncfrästtitanskelettmed en occlusal“hylla” i titan fråntand 14 till 24.GuldTitanx-axeln y-axeln z-axeln 3DDelarbete ivFörspänningen för titan och gulskeletten var likvärdig.Den minskade efter upprepade åtdragningarav guldskruven men var opåverkad av fasadpåläggningpå titanskeletten. Ingen korrelation mellan förspänningoch ytråhet kunde observeras. Belastadetitanskeletts skruvsäten uppvisade ett lägre Sa medelfasadpåläggningmed porslin eller plast. Mätningarav ytråhet gjordes av titanskelettens skruvsäten eftermätningar av förspänningen. Även på tillhörandeguldskruvar analyserades ytråheten.Delarbete vTjugo gipsmodeller framställdes från 10 polyeteravtryck(Impregum®) samt från 10 gipsavtryck (Kühnsavtrycksgips) av samma ursprungsmodell. De 20gipsmodellerna mättes i en koordinatmätmaskin ochjämfördes med ursprungsmodellen.Sex separata 3-D-fotografier togs på ursprungsmodellenmed en specialbyggd kamera. Fotografiernamättes i en analytisk plotter (Figur 4). Resultatenanalyserades och jämfördes med koordinaterna förursprungsmodellen och de 20 gipsmodellerna.ResultatDelarbete IAlla patienter som följdes under studien hade en fastimplantatbro i underkäken efter 5 år. Fyra implantatbroari Ti-1-gruppen och två broar i Ti-2-gruppenbyttes ut mot nya titanbroar på grund av skelettfrakturer.Ingen guldbro behövde bytas ut men enguldbro som frakturerade lagades på laboratoriet.Cumulative success rate (csr) för broarna var 95,9procent för titangrupperna och 100 procent för guldgruppen.Cumulative survival rate (csr) för implantaten var99,7 procent för de titangrupperna och 99,6 procentför guldgruppen. Benförlusten vid implantaten var imedeltal 0,5 mm under en 5-årig uppföljningsperiod.De vanligaste komplikationerna för titanbroarnavar akryl/fasadfrakturer, mucosit samt frakturer avtitanskeletten (10 %). Lösa eller frakturerade implantatskruv-komponentervar få (

Titanskelettvärde än ej belastade säten, medan ytan för belastadeguldskruvar hade högre medelvärde för Sa än ickebelastade guldskruvar.Delarbete vEtt systematiskt mönster av distorsion återfannsför båda avtrycksteknikerna i x-axeln. Implantatbågensexpansion vid de mest distala implantatenvar i medeltal 22 µm för fotografierna och 94 µmför gipsavtryckstekniken. Modeller av polyeteravtryckkontraherade i medeltal 52 µm jämfört medursprungsmodellen.I absoluta tal återgav fotogrammetrin och polyeterteknikenbåde x-axeln och 3-D-parametern signifikantbättre än gipsavtryckstekniken när cylindernsmittpunktsdistorsion bestämdes. Vinkelfeletvar dock större i absoluta tal för fotogrammetrin änför någon av de två avtrycksteknikerna.Kliniska implikationer och framtidsutsikterKlinikenDe data som publiceras i avhandlingen visar en långsiktigtrend med förbättrad implantatöverlevnad,minskad benförlust vid implantaten, färre incidenterav broskelettfrakturer, minskat antal komplikationeroch reducerat antal besök för underhåll av konstruktionen.Dessa data indikerar en fortsatt positiv utvecklingför implantatbehandling i den tandlösa käken.Det kvarstår dock en allt för hög andel fasadfrakturer,vilket är tidskrävande och frustrerande för patientoch behandlare. Fortsatta studier bör utvecklaen strategi för att undvika frakturer i akryl och porslinsfasaderna.Den förbättringen måste ske oavsettvilken metall som används. Tänkbara förändringarär förbättrad resinmatrix och ocklusion på metallocklusalt/palatinalt i överkäken när det gäller patientersom utsätter tänderna för ogynnsam belastning.(Figur 6). Att förse dessa patienter med en bettskenabör övervägas.TitanTack vare dess fysikaliska och kemiska beskaffenhetfungerar titan för broar i implantatprotetiken. Kombinationenav hög styrka och låg vikt gör att titan ochdess legeringar har en mycket hög styrka/viktproportion.Troligen kommer användningen av titan inomprotetiken att öka tack vare metallens biokompatibilitet,goda passform, låga materialkostnad och möjlighetenatt använda digital teknik vid framställningen.Trots att fortsatta studier bör ske inom bland annatapparaturdesign och fasadmaterial till titan ser framtidenljus ut för titan inom implantatprotetiken.Framställning av skelettcnc-frästekniken utvecklades i ett försök att elimineranågra av stegen inom konventionell gjutteknik.Detta har inneburit att cnc-tekniken erbjuder ettmer kontrollerat och förutsägbart gränssnitt mellanskelett och distanser. Genom att lagra informationom distansens position digitalt och sedan användaden för att guida fräsprocessen kan man även modifierautseendet på skeletten innan själva tillverkningen.Avhandlingens kliniska och experimentella studiervisar lovande resultat för den digitala frästekniken.Digitalt frästa titanskelett är ett realistiskt alternativtill konventionellt gjutna guldbroar i den tandlösakäken och steget med provning av skelettens passformkan uteslutas i kliniken tack vare att man kanförutsäga passformen.Digital avtrycksteknikMed högteknologi förvärvas data elektroniskt ochi denna avhandling testades fotogrammetri med enspecialframställd kamera. Den kombinerade teknikenatt göra ett ”digitalt avtryck” med hjälp av kameranoch sedan fräsning av titanskelett visade sig ge godpassform och hög repeterbarhet i produktionen.Troligtvis kommer framtiden att visa att mansnabbar på produktionen genom att man kan uteslutatidskrävande steg som finns i konventionellteknik. Eftersom det konventionella avtrycket intebehövs vid fotogrammetri minskas även patientensoro och trauma.Visionen bör vara att kunna konstruera ett systemmed ”fotogrammetritoppar” som på ett bra sättkan återge implantatpositionen i bilden. (Teknikenfungerar då även bra på lågt satta distanser samt påfixturnivå.) Återgivningen bör vara med en repeterbarhetpå maximalt 10 µm. I dagsläget är dockfotogrammetri och liknande tekniker begränsade tilltillverkningstekniker som baseras på ”digitala plattformar”som cnc-frästekniken. Den snabba utvecklingeninom digitaliserade processer kommer dockatt fortsätta. Därmed blir datoriserad teknik merkostnadseffektiv och flexibel.Konklusion• Lasersvetsade titanskelett hade lägre lyckandenivåefter 5 år än guldskelett. Lyckandenivån förandra generationen titanskelett var högre än förförsta generationen, vilket indikerar att det sketten förbättring av skelett framställda med lasersvetsningstekniken.• cnc-frästa titanskelett är ett jämförbart alternativtill gjutna guldskelett i den tandlösa käken. Denkliniska och röntgenologiska bilden av de frästaskeletten var likvärdig med de konventionellaguldskeletten under de 5 första åren.• Det är möjligt att producera implantatunderstöddatitanskelett med väldigt hög precision ochrepeterbarhet med cnc-frästeknik. Fasadpåläggningmed porslin eller akryl påverkar inte passformenför titanskeletten.TANDLÄKARTIDNINGEN ÅRG 97 NR 11 2005 61

anders örtorpAdress:•Anders Örtorp,Brånemarkskliniken,Medicinaregatan 12 C,413 90 GöteborgE-post: anders.ortorp@vgregion.se••Förspänningen för frästa titanskelett var likvärdigmed skelett av guldlegering och förspänningenminskade för båda vid upprepade åtdragningar.Förspänningen för titanskeletten före och efterfasadpåläggning var likvärdig. Icke belastadefrästa titanskelettskruvhål hade större ytråhet änbelastade, och belastade guldskruvar hade störreytråhet än icke belastade. Det fanns ingen signifikantkorrelation mellan ytråhet i skruvsätenoch förspänning för fasadpålagda titanskelett.Fotogrammetri är ett acceptabelt alternativ föratt återge implantatpositioner. Dess repeterbarhetär jämförbar med konventionell avtrycksteknik.Fotogrammetri är dock i dag begränsadtill skelettframställning som baseras på digitalaplattformar.DelarbetenI Örtorp A, Lindén B, Jemt T. Clinical experiences withlaser-welded titanium frameworks supported byimplants in the edentulous mandible: a 5-year followupstudy. Int J Prosthodont 1999; 12:65–72.II Örtorp A, Jemt T. Clinical experiences of computernumeric control-milled titanium frameworks supportedby implants in the edentulous jaw: a 5-yearprospective study. Clin Implant Dent Rel Res 2004;6:199–209.III Örtorp A, Jemt T, Bäck T, Jälevik T. Comparisons of precisionof fit between cast and CNC-milled titaniumimplant frameworks for the edentulous mandible. IntJ Prosthodont 2003; 16:194–200.IV Örtorp A, Wennerberg A, Berggren C, Brycke M, JemtT. Screw preloads and measurements of surfaceroughness in screw joints: an in vitro study onimplant frameworks. Clin Implant Dent Rel Res 2005.Accepted for publication.V Örtorp A, Jemt T, Bäck T. Photogrammetry andconventional impressions for recording implant positions:a comparative laboratory study. Clin ImplantDent Rel Res 2005; 7: 43–50.opponentKristinaArvidssonFyrberg,professor,Bergen, Norge.Titan meddigital teknikOpponenten har ordetSedan osseointegrerade implantat introduceradesför nära 40 år sedan har en ansenlig mängd vetenskapligaartiklar publicerats inom detta område.Merparten av dessa arbeten har varit fokuserade påsjälva fixturen och integreringen i benet medan derent protetiska arbetena först på senare år fått ettstörre intresse.Anders Örtorp är specialisttandläkare i oral protetikoch arbetar sedan många år med implantatprotetikvid Brånemarkskliniken i Göteborg. Parallelltmed sin kliniska verksamhet har han även varit engageradi ett aktuellt forskningsprojekt som lett framtill avhandlingsarbetet ”On titanium frameworksand alternative impression techniques in implantdentistry”. I avhandlingsarbetet ingår fem delarbetensom samtliga är publicerade alternativt accepterade iinternationella tidskrifter av hög vetenskaplig rang.Ett av vardagens problem för den som arbetar medimplantatprotetik är att välja rätt metallkonstruktionför de protetiska arbetena samt att kunna kvalitetssäkraden färdiga produkten så att det bland annatblir en optimal passform mellan den protetiskaöverstrukturen och implantatkomponenterna. Olikaalternativa lösningar finns för att nå det optimalaresultatet till exempel avtrycksteknik och framställningsprocedurerför metalldelen i titan eller guldlegering.Inom metallhanteringen har en stor utvecklingskett från konventionell gjutteknik via lasersvetsningav prefabricerade metalldelar till framställning avmetallkonstruktionen i ett helt stycke via datorstyrdaprogram.Många tandläkare har prövat sig fram till en ellerflera material och metoder som känns tillfredsställandeför framställningen av implantatretinerade broartill helt tandlösa käkar. Det finns dock få jämförandestudier som vägleder till ett optimalt handhavande.Anders Örtorp har i sitt kliniska arbete stött på flerav dessa frågeställningar och avhandlingen bygger påretrospektiva och prospektiva kliniska studier samtexperimentella analyser för att i detalj studera materialval,framställningssätt och passform.I ett av delarbetena – en laboratoriestudie – har AndersÖrtorp jämfört konventionell avtrycksteknikmed fotografisk registrering. Projektet visar lovanderesultat och kommer säkert efter hand att få stor betydelsei den kliniska verksamheten.Utifrån de resultat han funnit i den retrospektivastudien har han planerat den prospektiva studien därförsökspersonerna behandlats med suprastrukturer ititan. Som kontrollgrupp använde han patienter medsuprastrukturer i guldlegering.Sammantaget har Anders Örtorp genom sina studiertillfört implantatprotetiken efterfrågade kunskaper.Arbetena och analyserna är dessutom mycketvälgjorda. Det är mycket imponerande att en klinisktheltidsverksam tandläkare med relevanta patientrelateradefrågeställningar använder en stor del avsin fritid till ett så omfattande forskningsprojekt.Anders Örtorp har gjort ett gediget arbete i form avprojektdesign, relevanta metoder och analyser medkonklusioner av resultaten i avhandlingens samtligadelarbeten. Det är ett mycket imponerande avhandlingsarbete.●62 TANDLÄKARTIDNINGEN ÅRG 97 NR 11 2005