Gubitak volumena alveolarnog grebena gornje i donje čeljusti javlja se kao posljedica fizioloških ili patoloških uzroka. Fiziološki uzroci koštane resorpcije uključuju vađenje zubi i starenje, dok se u patološke uzorke ubrajaju traume, parodontne bolesti, kronični osteolitički upalni procesi, ciste i tumori. Posljedično se stvara defekt alveolarnog grebena koji je potrebno nadomjestiti. Augmentacija alveolarnog grebena oralnokirurški je zahvat kojim se nadoknađuje nedostatak alveolarne kosti potrebne za ugradnju dentalnih implantata.

Cilj koštane augmentacije jest pružiti organizmu osnovu na kojoj će se razviti nova koštana struktura. Materijali za augmentaciju kosti mogu djelovati na nekoliko načina: osteoinduktivno, osteogenetski i osteokonduktivno. Osteoinduktivnost se odnosi na sposobnost materijala da potakne diferencijaciju mezenhimalnih stanica u zrele koštane stanice – osteocite. Osteogeneza se odnosi na sposobnost materijala da proizvede novu kost. Samo svježi autologni koštani transplantati posjeduju osteogeni potencijal, a i odličnu osteoinduktivnost. Osteokonduktivnost se odnosi na svojstvo materijala da služi kao osnova za obnovu volumena kosti stvarajući okolinu u kojoj će se formirati nova koštana struktura. U svrhu uspješne provedbe implantoprotetske terapije, određeni zahtjevi koštane osnove moraju biti ispunjeni, uključujući dovoljan vertikalni i horizontalni volumen alveolarnog grebena te optimalnu dimenziju pričvrsne sluznice oko implantata. Kako se suvremena implantoprotetska terapija potvrdila kao iznimno uspješna metoda u terapiji djelomične i potpune bezubosti, augmentacijski zahvati koji često prethode ugradnji dentalnih implantata trebali bi se pojednostaviti da budu izvedivi većem broju doktora dentalne medicine diljem svijeta.

Tehnike koštane augmentacije alveolarnog grebena koje se najčešće primjenjuju uključuju: tehniku titanijskom mrežicom, Khouryjevu tehniku te distrakcijsku osteogenezu.

Nedostaci prve tehnike su dodatni kirurški zahvat kojim se uklanja mrežica te moguće dehiscijencije membrane. Dva radna polja i zahtjevnost izvedbe su nedostatci Khouryjeve tehnike, dok je povećana mogućnost infekcije najveći problem distrakcijske osteogeneze. Navedeni nedostaci i tehnička zahtjevnost dosadašnjih metoda bili su glavni razlog pokretanja projekta s ciljem da se pokuša pojednostaviti i ubrzati postupak koštane augmentacije alveolarnog grebena te definirati optimalan materijal za izradu augmentacijske mrežice.

U sklopu EU-ova projekta „Individualizirana biorazgradiva augmentacijska mrežica” (KK.01.2.1.02.0209) formiran je znanstveni tim  koji čine –  prof. dr. sc. Amir Ćatić, izv. prof. dr. sc. Dragana Gabrić, dr. sc. Vladimir Prpić i Roko Bjelica, DMD sa Stomatološkog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu, Tomislav Hercigonja i dr. sc. Nenad Drvar iz tvrtke Topomatika d.o.o. te Amir Šećerkadić, dipl. ing. i Marko Zajec, mag. ing. mech. iz tvrtke Izit d.o.o.

Ideja projekta u okviru poziva „Povećanje razvoja novih proizvoda i usluga koji proizlaze iz aktivnosti istraživanja i razvoja –  faza II“ bila je razviti augmentacijsku mrežicu koja bi se primjenom digitalne tehnologije i generativnog dizajna izrađivala individualno za svakog pacijenta prema točno određenom kliničkom slučaju te bi se nakon perioda stabilizacije augmentata mrežica razgradila na netoksične produkte.

Prvo je definiran materijal od kojeg će se mrežica izrađivati, zatim su testirana mehanička svojstva materijala da se potvrde njegove karakteristike i postojanost u usnoj šupljini te odabrana adekvatna metoda proizvodnje implementacijom digitalnog tijeka rada. Kao materijal izbora odabrana je polilaktična kiselina (PLA) –  najbolje istraženi polimer koji se upotrebljava u tkivnom (koštanom) bioinžinjeringu, čiji se produkti izlučuju putem bubrega ili se uklanjaju biokemijskim putovima u obliku ugljičnog dioksida i vode. Razgradnjom PLA stvara se topljiva mliječna kiselina prirodno prisutna u ljudskom tijelu. PLA omogućuje aditivnu proizvodnju upotrebom 3D printera, a kao optimalna metoda 3D gradnje odabrana je tehnika gradnje iz ekstrudiranog filamenta. Kako svojstva 3D građenih materijala ovise o orijentaciji tiska, provedeno je i istraživanje različitih orijentacija 3D gradnje – uspravna, polegnuta i bočna, a odabrana je ona čije su se vrijednosti mehaničkih testova izdržljivosti pokazale najvećima, a to je polegnuta orijentacija tiska. S obzirom na svoje značajke kojima se razlikuje od konvencionalnih augmentacijskih metoda, sam projekt i buduća mrežica nazvani su „Individualizirana biorazgradiva augmentacijska mrežica” (IBAM).

IBAM će se izrađivati prema točno određenom kliničkom slučaju (individualizirana proizvodnja na temelju generativnog dizajna) s pomoću CBCT (Cone Beam Computed Tomography) snimke te će imati mogućnost planirane biorazgradnje. Koštani transplantat fiksirat će se tijekom stabilizacijskog razdoblja, a naknadno će se mrežica razgraditi, čime će se izbjeći kirurški zahvat uklanja mrežice prije operacije implantacije. Digitalno dizajniranje IBAM-a (Slika 2.) provest će se u CAD (Computer-Aided Design) softverima prema unaprijed isplaniranim parametrima optimalnog položaja implantata i već postojećoj koštanoj osnovi. Nedavno provedeno in vitro ispitivanje mehaničkih svojstava IBAM-a (Slike 3. i 4.) pokazalo je da može izdržati sile obraza i jezika (do 150 N) koje mogu destabilizirati mrežicu u usnoj šupljini, čime je ujedno uspješno završena laboratorijska faza ispitivanja.

IBAM će imati izgled polucilindra sa zaticima kojima će se fiksirati u pripremljeno koštano ležište. Oblik polucilindra odabran je na osnovi definiranih rubnih uvjeta opterećenja mrežice te metodom konačnih elemenata – FEM analizom (Slika 5).

Dobiveni rezultati FEM analize pokazali su da planirana lučna geometrija zadovoljava uvjet predviđenih opterećenja. Na osnovi dizajnirane mrežice izrađivat će se kirurški predložak (Slika 6.) koji je izgledom sličan samoj mrežici, ali umjesto zatika, imat će utore kroz koje će se kirurškim svrdlima pripremiti koštana osnova za fiksiranje mrežice po principu snap on. Prije postavljanja mrežice, koštani defekt napunit će se mješavinom autolognog i ksenogenog koštanog transplantata te zajedno s IBAM-om prekriti bioresorptivnom kolagenom membranom. Membrana se upotrebljava kao barijera koja onemogućava migraciju epitelnog tkiva, koje se relativno brzo regenerira, na mjesto gdje želimo postići regeneraciju kosti (tkivo koje se sporije regenerira). Kirurški protokol završit će se primarnim šivanjem rane.

Završno ispitivanje IBAM-a provest će se na animalnom modelu (in vivo) i analizirat će se vertikalna i horizontalna dimenzija kosti s pomoću mikroCT snimke. Uspoređivat će se volumen kosti na ciljanom području (distalna regija donje čeljusti) prije i poslije augmentacijskog zahvata čime će se dobiti uvid u uspješnost kirurškog protokola i mogućnosti primjene IBAM-a kao augmentacijske mrežice. In vivo testiranjem završit će se navedeni projekt s potencijalom da može promijeniti dosadašnje kirurške protokole te ubrzati i pojednostaviti augmentaciju rezidualnog alveolarnog grebena.

Objavljeno u časopisu Dental Tribune 4-2023.

I