Intraoperative compressive tests to evaluate bone quality : an experimental study

Objectives: Bone density, surgical protocol, and implant design are the major determinants of primary stability. The goal of this animal trial was to investigate potential correlations of intraoperative bone density testing with clinical and histologic parameters of primary implant stability. Material and methods: Following extractions of all mandibular premolars and subsequent healing, four implants each were placed in a total of four minipigs. Bone density was determined by applying intraoperative compressive tests using a device named BoneProbe whereas measurements of implant insertion torque and resonance frequency analysis were used for evaluating implant stability. Bone mineral density (BMD) and bone to implant contact were quantified after harvesting mandibular block sections. Spearman rank correlation tests were performed for evaluating correlations (α = .05). Results: Due to variation in clinical measurements, only weak correlations could be identified. A positive correlation was found between the parameters bone to implant contact and BMD (Spearman's rho .53; p = .05) whereas an inverse correlation was observed between BMD and implant stability (Spearman's rho −.61; p = .03). Both BoneProbe measurements in the cortical and trabecular area positively correlated with implant insertion torque (Spearman's rho 0.60; p = .02). A slightly stronger correlation was observed between the average of both BoneProbe measurements and implant insertion torque (Spearman's rho.66; p = .01). Conclusions: While establishing exact relationships among parameters of implant stability and the measurement techniques applied would require greater sample size, intraoperative compressive testing of bone might, despite the weak correlations seen here, be a useful tool for predicting primary implant stability.Einleitung Das Erreichen adäquater Primärstabilität bei der Implantatinsertion ist nach Brånemark 1977 der entscheidende Parameter für eine erfolgreiche Osseointegration. Dies wird maßgeblich von drei Hauptfaktoren beeinflusst. Zunächst ist das Makrodesign des Implantates entscheidend. Bei modernen Implantatsystemen unterscheidet es sich hinsichtlich Gewindetyp, Gewindetiefe und Gewindesteigung sowie in der Formgebung als konisches oder parallelwandiges Implantat. Diese Faktoren bewirken die mechanische Verankerung im kortikalen und trabekulären Alveolarknochen und beeinflussen somit die Primärstabilität. Weiterhin wird dem chirurgischen Protokoll eine bedeutende Rolle zugeschrieben. Durch Berücksichtigung der komplexen Zusammensetzung des menschlichen Aloveolarknochen und Anpassung der erforderlichen chirurgischen Maßnahmen kann es optimiert werden. Schließlich ist die Knochenqualität der Insertionsstelle von entscheidender Bedeutung für eine erfolgreiche Einheilung des Implantates. Die von Lekholm und Zarb 1985 eingeführte Klassifizierung beruht allein auf dem Tastgefühl des Chirurgen während des Bohrvorgangs und stellt eine vornehmlich subjektive Einschätzung dar. Eine objektive Beurteilung der Knochenqualität wird durch CT-Scans und damit durch die Auswertung der Hounsfield Units (HU) ermöglicht, die als zuverlässiger Indikator der Knochendichte angesehen werden. Die häufig verwendeten CBCT-Scans liefern dahingegen Graustufenwerte, die nicht in HU-Werte umgerechnet werden können. Auf der Suche nach einer Methode zur Bestimmung der Knochenqualität vor der Implantatinsertion wurde ein Prüfgerät mit der Bezeichnung BoneProbe entwickelt, das nach der Pilotbohrung intraoperative Drucktests ermöglicht. Es besteht aus einem segmentierten Zylinder, der in eine 2,8-mm-Bohrung eingeführt und schrittweise erweitert werden kann, wodurch eine objektive Bestimmung der mechanischen Qualität sowohl kortikalen als auch trabekulären Knochens ermöglicht wird. Ziel der vorliegenden Studie war es, das BoneProbe-Prüfgerät in einem intraoralen Tiermodell zu testen und die gewonnenen Daten auf mögliche Korrelationen mit weiteren klinischen und histologisch ermittelten Parametern der Knochenqualität und Primärstabilität zu untersuchen. Material und Methoden Nach Genehmigung der Ethikkommission wurden unter strenger Einhaltung der internationalen Richtlinien für Tierversuche an vier Minischweinen jeweils zwei Eingriffe durchgeführt. Während des ersten Eingriffes extrahierte man alle Prämolaren des Unterkiefers und reduzierte und glättete den Alveolarknochen. Nach einer Abheilphase von zwölf Wochen wurden in einem zweiten Eingriff insgesamt 17 BoneLevel-Implantate gesetzt. Nach der Pilotbohrung erfolgten mittels des BoneProbe-Gerätes Drucktests zur Bestimmung der Knochenqualität des kortikalen und trabekulären Knochens. Bei der anschließenden Implantatinsertion zeichnete man mit dem Chirurgiemotor das aufgebrachte Implantat-Drehmoment (IT) auf. Zur Bestimmung der Primärstabilität der Implantate diente die Resonanzfrequenzanalyse mittels Ostell-Gerät, in bukko-lingualer und medio-distaler Richtung. Zur Analyse nutzte man den Durchschnitt der beiden ISQ-Werte. Nachdem die Tiere eingeschläfert waren, konnten 17 Unterkiefersegmente mit jeweils einem Implantat gewonnen und mittels Diamantbandsäge auf rechteckige Blöcke von 20x20x15 mm reduziert werden. Zur Fixierung wurden die Proben acht Wochen lang in neutral gepuffertem Formalin gelagert. Zur mikroradiographischen und histomorphometrischen Analyse wurden die Knochenpräparate nach der von Donath beschriebenen Methode aufbereitet. Pro Implantat konnten mindestens zwei histologische Schnitte mit einer Dicke von 200 bis 250μm gewonnen und mit dem Schleifsystem auf 120 μm reduziert werden, sodass von 17 Implantaten insgesamt 57 Schnitte zur Analyse vorlagen. Zur Messung der Knochenmineraldichte (BMD) wurden Mikroröntgenaufnahmen angefertigt. Die Region of Interest (ROI) wurde einseitig entlang der Längsachse des Implantats mit einer Breite von 70μm festgelegt. Die Graustufenskala wurde so kalibriert, dass eine Differenzierung des Knochens von den übrigen Strukturen wie beispielsweise Knochenmark und Fettgewebe möglich war. Man berechnete die BMD als Prozentsatz des gefundenen mineralisierten Gewebes zum Gesamtvolumen der ROI. Anschließend wurden die Proben auf eine Dicke von 80μm reduziert und mit Toluidin-O-Blau-Lösung gefärbt. Der Knochen-Implantat-Kontakt (BIC) wurde mit Hilfe eines Lichtmikroskopes in Kombination mit einem Farbbildanalysesystem ermittelt. Die Region of Interest (ROI) wurde zwischen dem ersten und dem letzten Gewindegang des Implantates festgelegt. Zur Berechnung des BIC wurde die Gesamtlänge der Kontaktfläche des Implantats zum umgebenden Gewebe innerhalb der ROI gemessen, ebenso wie die Länge der Kontaktfläche von Implantat und Knochen. Auf diese Art ließ sich der prozentuale BIC berechnen. Da pro Implantat eine Anzahl zwischen zwei und vier Schnitten gewonnen werden konnte, diente zur Analyse von BMD und BIC der Durchschnitt der von dem Implantat vorliegenden Proben. Statistische Auswertung Drei der untersuchten 17 Implantate waren unglücklicherweise in Zahnkeime inseriert, weshalb die statistischen Analysen an 14 Implantaten erfolgten. Dabei sollten das maximale Eindrehmoment (IT), die kompressive Knochenqualität (BP kortikal, BP trabekulär), Primärstabilität (ISQ), Knochenmineraldichte (BMD) und Knochenimplantatkontakt (BIC) dargestellt und deren Beziehungen anhand des Spearmans'schen Rangkorrelationstests aufgezeigt werden. Ergebnisse Die Parameter BoneProbe und Eindrehmoment wiesen eine hohe Variation auf, während für die Primärstabilität der Implantate (ISQ), die Knochenmineraldichte (BMD) und den Knochen-Implantat-Kontakt (BIC) konsistente Messwerte gefunden wurden. Die BoneProbe-Analyse zeigte Mittelwerte von 0,68 (± 0,41) für die kortikale und 1,25 (± 0,61) für die trabekuläre Messung. Der Mittelwert beider BoneProbe-Werte betrug 0,96 (± 0,48). Jede BoneProbe-Messung, kortikal und trabekulär sowie der Mittelwert aus beiden korrelierten positiv mit dem Implantat-Insertionsdrehmoment. Dabei zeigte der BoneProbe-Mittelwert eine etwas stärkere Korrelation mit dem Implantatinsertionsdrehmoment (Spearman's rho 0,66; p = 0,01) als die trabekuläre oder kortikale Messung allein (Spearman's rho 0,60; p = 0,02). Zwischen BoneProbe-Werten und ISQ, BMD oder BIC konnte keine Korrelation festgestellt werden. Das mittlere Insertionsdrehmoment betrug 39,72 Ncm (± 10,73). Abgesehen von der positiven Korrelation mit den BoneProbe-Messungen konnten keine weiteren Korrelationen beobachtet werden. Die ISQ-Messungen zeigten ähnliche Ergebnisse hinsichtlich der Orientierung der Messung (mesiodistal und bukkolingual). Der durchschnittliche ISQ von 69,04 (± 6,24), der für die Spearman'schen Rangkorrelationstests verwendet wurde, korrelierte negativ mit der BMD (Spearman's rho -0,61; p = 0,03). Keiner der anderen Parameter zeigte eine signifikante Korrelation. Die mikroradiographische und histomorphometrische Analyse ergaben eine durchschnittliche BMD von 75,36% (± 5,59) und einen BIC von 91,03% (± 2,13). Zwischen beiden Parametern konnte eine positive Korrelation gefunden werden (Spearman'scher rho=0,53; p-Wert = 0,05). Diskussion In der vorliegenden Studie wurden anhand eines Tiermodells klinische sowie mikroradiographische und histomorphometrische Parameter der Knochenqualität und der Primärstabilität erhoben. Während der Implantation erfolgten mit dem BoneProbe-Gerät intraoperative Kompressionstests zur Bestimmung der Knochenqualität von Kortikalis und Spongiosa im Bohrkanal. Anschließend wurde über die Aufzeichnung des Eindrehmoments und mittels Resonanzfrequenzanalyse die Primärstbilität der frisch inserierten Implantate ermittelt. Nach Euthanasie der Tiere erfolgten zusätzlich histomorphometrische Auswertung und mikroradiographische Analyse des Knochengewebes um das Implantat. Ziel der Studie war es, potenzielle Korrelationen zwischen klinischen und histologischen Parametern der Knochenqualität und Implantatstabilität auf einer klinisch relevanten Skala darzustellen und zu bewerten. Unter den klinischen Messungen wurde eine signifikante Korrelation zwischen den Werten der BoneProbe-Kompressionstests und dem Implantateindrehmoment sowie zwischen dem Knochenimplantatkontakt (BIC) und der Knochenmineraldichte (BMD) festgestellt. Eine negative Korrelation wurde zwischen BMD und Implantatstabilität beobachtet, wobei die anderen Parameter aufgrund der großen Variabilität der Messwerte nur schwache Korrelationen aufwiesen. Kompressive Knochenprüfung Die vorgestellten Ergebnisse scheinen in Einklang mit früheren Studien auf diesem Gebiet zu sein, in denen der Einfluss des Elastizitätsmoduls des trabekulären Knochens sowie der Dicke des kortikalen Knochens auf die Primärstabilität des Implantates eruiert wurden und welche nicht vollständig linear mit den Messungen des Insertionsdrehmoments und der Primärstabilität korrelierten. Der Nutzen einer intraoperativen Druckanalyse des Knochens besteht in der Möglichkeit der Adaptation der implantat-chirurgischen Vorgehensweise mit dem Ziel, eine Überlastung der Kortikalis zu verhindern und damit Knochenschädigungen und die damit verbundene Knochenresorption zu vermeiden. Als weiteren Vorteil der BoneProbe-Analyse ist die getrennte Beurteilung von kortikalem und trabekulärem Knochen anzusehen, da sowohl kortikaler als auch trabekulärer Knochen Einfluss auf die Primärstabilität haben. Chirurgische und prothetische Maßnahmen Mit der Verbreitung der Implantologie in der Allgemeinpraxis resultiert der Bedarf einer sicheren Diagnostik der alveolären Knochenqualität. Insbesondere junge Behandler, die noch Erfahrung sammeln, würden hiervon profitieren. Die gewonnenen Werte der BoneProbe-Analyse und eine damit zusammenhängende intraoperative Klassifizierung könnten als Grundlage der chirurgischen Entscheidungsfindung in Bezug auf Implantatlänge dienen, ebenso wie auf eine potentielle Adaptation des Bohrprotokolls in Bezug auf den Durchmesser des Implantatbettes. Aus prothetischer Sicht wäre eine zuverlässige Bewertung der alveolären Knochenqualität bereits in der Planungphase sinnvoll, um den Implantationsumfang für den Patienten auf ein notwendiges Minimum zu reduzieren und somit die chirurgische als auch die finanzielle Belastung des Patienten gering zu halten. Histologische Schnitte Die histologische Aufbereitung der Schnitte ist technisch anfällig, da die innerhalb eines Schnittes nebeneinander vorliegenden Materialien stark voneinender abweichende physikalischen Eigenschaften besitzen. Trotz sorgfältiger Vorgehensweise wurden vier Schnitte beim Schneide- und Schleifvorgang beschädigt und konnten nicht analysiert werden. Jeder Schnitt ist mit einem Substanzverlust von 0,37 mm verbunden, was der Dicke des Sägeblattes entspricht. Vier Schnitte entsprechen einem Gesamtverlust von 1,5 mm, was fast der Hälfte des Implantatdurchmessers entspricht. Zusätzlich limitierend sind das leicht konisch zulaufenden Designs des Implantats und der äußere nur aus Gewinden bestehende Anteil des Implantates, welcher nicht zur Analyse verwendet werden kann. Die maximale Anzahl eines Implantats ist somit auf vier Schnitte begrenzt. Die beschrieben Schweirigkeiten führten zu einer unterschiedlichen Anzahl an Schnitten pro Implantat, weshalb die durchschnittlichen Werte der Implantate zur weiteren Analyse herangezogen wurden. Mikroröntgenaufnahmen Eine Klassifikation des Alveolarknochens auf Grundlage von Röntgenaufnahmen wäre wünschenswert. Nach derzeitigem Stand lässt sich jedoch nur die Knochendichte mittels CT-Scans in Hounsfield-Einheiten darstellen. Die in der implantologischen Planung vorwiegend angewendeten CBCT-Scans liefern jedoch lediglich Grauwerte, welche nicht zur Bestimmung der Knochendichte geeignet sind. Dazu tritt der Umstand, dass ein deutlicher Unterschied zwischen der reinen Knochendichte und der Knochenqualität besteht, da letztere auch architektonische Eigenschaften des Knochens wie Konnektivität oder die Anordnung von kortikalem und trabekulären Knochens berücksichtigen, die torbogenartig zueinander angeordnet sind. Einschränkungen der Studie Die im Rahmen der Implantatchirurgie durchgeführten Drucktests sind nicht mit Drucktests einer Universalprüfmaschine vergleichbar, bei der Parameter wie Probengröße und Geschwindigkeit der Apparatur besser kontrolliert werden können. Das BoneProbe-Gerät liefert somit keine exakten Daten über die mechanischen Eigenschaften des Knochens wie Elastizitätsmodul und Festigkeit, sondern ermöglicht eine objektive Klassifizierung der Knochenqualität in Anlehnung an das Lekholm- und Zarb-Schema. Die Simulation klinisch relevanter Bedingungen eines lebenden Organismus erforderte die Verwendung eines intraoralen Tiermodells. Hinsichtlich der klinischen Übertragbarkeit der Tierversuche sind gewisse Einschränkungen zu beachten. Das Minischwein-Modell erlaubte die Verwendung von Zahnimplantaten normaler Länge und Breite. Zum Teil bedingt durch die durchgeführte Knochenglättung lag jedoch nicht im gesamten Kieferbereich die erforderliche Höhe für Implantation vor, was die Anzahl der gesetzten Implantate einschränkte. Es wurde nur der Status direkt nach Implantatinsertion bewertet, so dass keine Vorhersagen über die knöcherne Einheilung und mögliche Resorptionsprozesse gemacht werden können. Schlussfolgerung Die BoneProbe-Analyse stellt für den Implantologen ein nützliches diagnostisches Medium dar, mit dem er die Knochenqualität am Implantationsort erkennt und objektive Hinweise auf die Primärstabilität des Implantates erhält. Ein Vorteil des Verfahrens ist der Zeitpunkt der Messung und damit die Möglichkeit, den chirurgischen und prothetischen Behandlungsplan intraoperativ zu adaptieren. Zur Festlegung entsprechender Messwerte, die verschiedene Knochenklassen charakterisieren, bedarf es zusätzlicher Studien größeren Maßstabes.Introduction Achieving adequate primary stability during implant placement is the decisive parameter for successful osseointegration. This is significantly influenced by three main factors. Firstly, the macrodesign of the implant is important. In modern implant systems it differs in thread type, thread depth and thread pitch as well as in the design as conical or parallel-walled implant. These factors influence its mechanical anchorage in cortical and trabecular alveolar bone and thus the primary stability. Furthermore, the surgical protocol is assumed to play an important role. By taking into account the complex composition of the human aloveolar bone and adapting the necessary measures, it can be optimized. Finally, the bone quality of the insertion site is of crucial importance for successful healing of the implant. The classification introduced by Lekholm and Zarb was based solely on the surgeon's sense of touch during the drilling process and was primarily a subjective assessment. An objective assessment of bone quality is facilitated by computed tomography scans and thus by the evaluation of the Hounsfield Units (HU), which is considered a reliable indicator of bone density. The frequently used cone beam computed tomography scans, on the other hand, provide grey scale values that cannot be converted into HU values. In the search for a method to determine bone quality before implant placement, a testing device called BoneProbe was developed, which allows intraoperative compressive testing after pilot drilling. It consists of a segmented cylinder that can be inserted into a 2.8 mm osteotomy and expanded step by step, while measuring the force required for a certain level of expansion. The BoneProbe allows for objective evaluation of the mechanical quality of both cortical and trabecular bone. The aim of the present study was to test the BoneProbe in an intraoral animal model and to examine the data obtained for possible correlations with other clinical and histologically determined parameters of bone quality and primary implant stability. Material and Methods After approval by the Ethics Committee, two operations each were carried out on four mini-pigs in strict compliance with international guidelines for animal experiments. During the first intervention all premolars of the lower jaw were extracted and the alveolar bone was reduced and smoothed. After a healing phase of twelve weeks, a total of 17 BoneLevel implants were placed in a second procedure. After implant site preparation, compressive tests were performed with the BoneProbe to determine the quality of cortical and trabecular bone. During the subsequent implant placement, a surgical motor was used to record the applied implant insertion torque (IT). Resonance frequency analysis using the Ostell device was employed to determine the primary stability of the implants in the bucco-lingual and mesio-distal direction. The average of the two ISQ values was taken for analysis. After the animals had been euthanized, 17 mandibular segments, each with one implant, were obtained and reduced to rectangular blocks of 20x20x15 mm using a diamond band saw. For fixation, the samples were stored in neutrally buffered formalin for eight weeks. For microradiographic and histomorphometric analysis, the bone specimens were prepared according to the method described by Donath. At least two histological sections with a thickness of 200 to 250 μm were obtained per implant and reduced to 120 μm with a grinding system, so that a total of 57 sections of 17 implants were available for analysis. Micro X-ray images were taken to measure bone mineral density (BMD). The Region of Interest (ROI) was determined unilaterally along the longitudinal axis of the implant with a width of 70μm. The gray scale was calibrated to allow differentiation of the bone from other structures such as bone marrow and fatty tissue. The BMD was calculated as a percentage of the mineralized tissue found to the total volume of the ROI. The samples were then reduced to a thickness of 80μm and stained with toluidine-O-blue solution. The bone-to-implant contact (BIC) was determined using a light microscope in combination with a color image analysis system. The Region of Interest (ROI) was determined between the first and the last thread of the implant. To calculate the BIC, the total length of the contact surface of the implant to the surrounding tissue within the ROI was measured, as well as the length of the contact surface of implant and bone. In this way the percentage BIC could be calculated. As between two and four slices were obtained per implant, the average of the samples obtained from the implant was used to analyze BMD and BIC. Statistical analysis Three of the 17 implants examined were accidentially inserted into tooth germs, reducing the sample size to 14 implants. The maximum insertion torque (IT), compressive bone quality (BP cortical, BP trabecular), primary stability (ISQ), bone mineral density (BMD), and bone-to-implant contact (BIC) were to be presented and their relationships demonstrated using Spearman's rank correlation test. Results The parameters BoneProbe and insertion torque revealed a high variation, while consistent measurements were found for primary stability of the implants (ISQ), bone mineral density (BMD) and bone-to-implant contact (BIC). The BoneProbe showed mean values of 0.681 (± 0.41) for cortical and 1.25 (± 0.61) for trabecular measurement. The mean value of both readings from the BoneProbe was 0.96 (± 0.48). Each BoneProbe measurement, cortical and trabecular, and the mean value of both correlated positively with the implant insertion torque. The BoneProbe mean showed a slightly stronger correlation with the implant insertion torque (Spearman's rho 0.66; p = 0.01) than the trabecular or cortical measurement alone (Spearman's rho 0.60; p = 0.02). No correlation could be identified between the BoneProbe and ISQ, BM

Smart implants for mucoperiosteal tissue expansion in cleft palate defects

Cleft lip and palate are the most common craniofacial malformations, affecting one in every 500 to 700 live births, thus accounting for about 220,000 new cases each year worldwide with tremendous variations across geographic areas, ethnic groups and socioeconomic status. Affected children have a range of both functional and aesthetic problems comprising of feeding difficulties due to incomplete oral seal, swallowing, nasal regurgitation, respiratory problems, hearing difficulties due to abnormalities in the palatal musculature, and speech impairments due to air escape and articulations problems. The surgery can solve the problems, but the two major factors which determine a good surgical outcome and its assessment are the interpretation of the actual size of the cleft and generation of periosteal tissue to close the defect. The surgeons faced a challenge to measure the cleft size due to wide diversity in methodologies employed which resulted in improper estimation of the deficient palatal tissue and thus resulted contradictory results in measuring outcomes such as occlusion or midface skeletal development. We have introduced the vomer edge for establishing a validated 3D measuring method for the width, area and height of the true cleft with reproducible landmarks for easy and accurate measurement of the outcomes in unilateral cleft lip and palate patients. The passive plate therapy provided to UCLP patients gave favourable anatomical conditions for subsequent surgical palatal repair in patients by alleviating the problems of tissue deficiency to some extent. We therefore adopted periosteal tissue distraction osteogenesis as potential treatment strategy to target the tissue deficiency while using the magnetic forces to exert necessary strain. In our study, we have assessed whether the dental magnets have the potential to act as a device to generate mucoperiosteal tissue in UCLP. We have used in-silica approach in the form of 3D FE-model and found that strain levels in the palatal segments of the cleft for the load cases do reach 1500 µstrain limit, a requirement for bone formation, according to the mild overload window of the Mechanostat theory proposed by Harold Frost. We further examined the forces, which reach threshold for regeneration of the hard and soft tissue volumes along the cleft edges in both UCLP and BCLP by means of periosteal distraction. We found that a 5N attraction force could initiate generation of soft and hard tissues along the cleft edges in in-silico model within the optimal biological limits

PRELIMINARY FINDINGS OF A POTENZIATED PIEZOSURGERGICAL DEVICE AT THE RABBIT SKULL

The number of available ultrasonic osteotomes has remarkably increased. In vitro and in vivo studies have revealed differences between conventional osteotomes, such as rotating or sawing devices, and ultrasound-supported osteotomes (Piezosurgery®) regarding the micromorphology and roughness values of osteotomized bone surfaces. Objective: the present study compares the micro-morphologies and roughness values of osteotomized bone surfaces after the application of rotating and sawing devices, Piezosurgery Medical® and Piezosurgery Medical New Generation Powerful Handpiece. Methods: Fresh, standard-sized bony samples were taken from a rabbit skull using the following osteotomes: rotating and sawing devices, Piezosurgery Medical® and a Piezosurgery Medical New Generation Powerful Handpiece. The required duration of time for each osteotomy was recorded. Micromorphologies and roughness values to characterize the bone surfaces following the different osteotomy methods were described. The prepared surfaces were examined via light microscopy, environmental surface electron microscopy (ESEM), transmission electron microscopy (TEM), confocal laser scanning microscopy (CLSM) and atomic force microscopy. The selective cutting of mineralized tissues while preserving adjacent soft tissue (dura mater and nervous tissue) was studied. Bone necrosis of the osteotomy sites and the vitality of the osteocytes near the sectional plane were investigated, as well as the proportion of apoptosis or cell degeneration. Results and Conclusions: The potential positive effects on bone healing and reossification associated with different devices were evaluated and the comparative analysis among the different devices used was performed, in order to determine the best osteotomes to be employed during cranio-facial surgery

In Vitro Simulation of Pathological Bone Conditions to Predict Clinical Outcome of Bone Tissue Engineered Materials

According to the Centers for Disease Control, the geriatric population of ≥65 years of age will increase to 51.5 million in 2020; 40% of white women and 13% of white men will be at risk for fragility fractures or fractures sustained under normal stress and loading conditions due to bone disease, leading to hospitalization and surgical treatment. Fracture management strategies can be divided into pharmaceutical therapy, surgical intervention, and tissue regeneration for fracture prevention, fracture stabilization, and fracture site regeneration, respectively. However, these strategies fail to accommodate the pathological nature of fragility fractures, leading to unwanted side effects, implant failures, and non-unions. Compromised innate bone healing reactions of patients with bone diseases are exacerbated with protective bone therapy. Once these patients sustain a fracture, bone healing is a challenge, especially when fracture stabilization is unsuccessful. Traditional stabilizing screw and plate systems were designed with emphasis on bone mechanics rather than biology. Bone grafts are often used with fixation devices to provide skeletal continuity at the fracture gap. Current bone grafts include autologous bone tissue and donor bone tissue; however, the quality and quantity demanded by fragility fractures sustained by high-risk geriatric patients and patients with bone diseases are not met. Consequently, bone tissue engineering strategies are advancing towards functionalized bone substitutes to provide fracture reconstruction while effectively mediating bone healing in normal and diseased fracture environments. In order to target fragility fractures, fracture management strategies should be tailored to allow bone regeneration and fracture stabilization with bioactive bone substitutes designed for the pathological environment. The clinical outcome of these materials must be predictable within various disease environments. Initial development of a targeted treatment strategy should focus on simulating, in vitro, a physiological bone environment to predict clinical effectiveness of engineered bone and understand cellular responses due to the proposed agents and bioactive scaffolds. An in vitro test system can be the necessary catalyst to reduce implant failures and non-unions in fragility fractures

Clinical Implementation of Bone Regeneration and Maintenance

Bone healing and regeneration is a complex process that can become impaired by disease or the size of a bone fracture or defect. In these instances, bone grafting can be used to aid the regeneration process. Bone grafting materials can be divided into autologous, allogenic, xenogeneic, and alloplastic, and are used to fill the defect/fracture void, thereby providing stability and supporting the infiltration of surrounding bone. This book will cover the most important fundamentals of bone grafting and provide an overview of current and future trends in bone graft research. Over the course of this book, the reader will learn about the most recent advancements in bone tissue biomaterials, the different fabrication techniques of bone tissue scaffolds, and the interaction of bone graft implant materials with the body by their induced cell and tissue reactions. Overall, this book provides an insight into bone grafting and the requirements for successful bone regeneration

Design of Materials for Bone Tissue Scaffolds

The book proposes extensive and varied design strategies for bone tissue engineering. The design process of materials for bone tissue scaffolds presently represents an issue of crucial importance and is being studied by many researchers throughout the world. A number of studies have been conducted, aimed at identifying the optimal material, geometry, and surface that the scaffold must possess to stimulate the formation of the largest amounts of bone in the shortest time possible

Current Trends and Future Directions in Prosthetic and Implant Dentistry in the Digital Era

Advancements in digital technologies are reshaping the world of dentistry, from prosthodontics to implant dentistry. Intraoral scanners, facial scanners, 3D printers, and milling machines have revolutionized the clinical approach and operative workflow in daily practice. However, digital dentistry brings several challenges to clinicians due to the rapid evolution of new technologies and the lack of evidence-based guidelines for their correct use. The aim of this Special Issue is to cover the latest advances in the development and application of digital technologies in prosthetic and implant dentistry. We wish to provide both clinicians and researchers with a comprehensive and up-to-date source of information on current trends, limitations, and potential future applications of digital technologies in daily clinical practice

A COMPARATIVE HISTOMORPHOLOGICAL AND MICRO CT STUDY OF THE PRIMARY STABILITY AND THE OSSEOINTEGRATION OF THE SYDNEY MINI-SCREW: AN ANIMAL STUDY USING NEW ZEALAND RABBITS

Introduction: Failure rate of orthodontic miniscrews (MSs) is 7-50%. To address this problem and to promote primary stability of the miniscrew (MS), we recently designed and developed The Sydney Mini Screw (SMS, Patent number: PCT2009014) which can be used with injectable bone graft substitutes (iBGS). The aim of this study was to assess in vivo dispersion of bone graft substitutes (BGS) and the integration of the SMS to the cortical and trabecular bone using New Zealand femur and tibia rabbit model. Method: Twenty-four MSs were randomly placed in each proximal tibia and femur of 6 New Zealand rabbits with an open surgery process. Aarhus MS was used as a control and the effect of injection of BGS was studied by implanting SMS with and without BGS injection. The dispersion and integration of the MS were studied by using micro CT (μCT) and histochemical analysis at two time points, 0 day and 8 weeks post-implantation. Results: BGS were successfully injected to the SMS and thereafter hardened in situ to fill the bone void. After 8 weeks, μCT results revealed that the iBGS were resorbed and bone tissue was formed around the MS and within its lateral exit holes. The osteointegration of the SMS samples showed similar histologic characteristics to that of Arhus controls, and initial drilling for injection of bone cements into SMS did not seem to affect adjacent bone quality. Conclusion: Results of this pilot animal study showed the high potential of SMS and the developed technique to promote the primary stability of MS. Keywords: Primary stability; orthodontic miniscrew; injectable bone graft substitute

LLUSD Articulator - Volume 30, Number 2

Contents: 6 | Dean\u27s Circle member assemble at ESRI11 | PNAM celebrates tenth anniversary15 | From street life to restoration18 | Applications for 3D printing in dentistry25 | LLUSD research publications31 | Riverside\u27s fifth Long Night35 | Profiling Lee Ingersollhttps://scholarsrepository.llu.edu/articulator/1017/thumbnail.jp