Platform switching configuration and peri-implant soft and hard tissue response

Abstract

<strong>Introduction</strong> Oral implants are a surgical/prosthetic integrated method to restore missing teeth. Their original configuration provide for matching diameter implant platform and prosthetic components (prosthetic components diameter = implant platform diameter). Longitudinal studies have demonstrated that the matching diameter fixture and prosthetic components configuration leads to a formation of a so called “biologic width” with 1-2 mm of peri-implant bone resorption.<br /> Recently published studies have shown that prosthetic components smaller in diameter compared to the implant platform (prosthetic components diameter < implant platform) allow better bone level maintenance. However, the diameter mismatching configuration of the platform switching concept still remains histologically debatable and might suggest to be prone to a bacterial invasion, because this configuration moves the infected site away from the sensitive environment (bone).<br /> At the same time, all data expressing bone level changes around platform switched implants, although more positive (0.5mm on average) compared to traditionally restored implants (1.5mm on average), present very often high variability. It might suggest that an individual bone pattern could influence the dimension of biologic width re-establishment and, thus, bone level changes in the long run.<br /> Therefore, the aim of this thesis was to verify histologically:<br /> 1. How hard and soft tissue adaptation to the platform switching configuration can explain the positive clinical results.<br /> 2. The diameter mismatching configuration of platform switched implants could lea to a negative inflammatory response in the middle/short term.<br /> 3. An additional aim was to test clinically if an individual bone pattern (structure, “bone quality”) could affect peri-implant bone level changes.<br /><strong>Materials and Methods</strong> To test these hypotheses, 3 different studies were performed:<br /> 1. Animal (minipigs) study to compare the structure of biologic width around implants restored using traditional approach and platform switching histologically.<br /> 2. Histological and immunohistochemical studies in human specimens analyzing soft tissue inflammatory reactions after loading around implants restored using traditional approach and platform switching<br /> 3. Clinical study comparing radiologic bone level changes with histological and immunohistochemical aspects of bone alterations longitudinally after loading around implants restored using traditional approach and platform switching.<br /><strong>Results</strong> The most important results were:<br /> 1. Compared to traditionally restored implant, the platform switching configuration may have a minor impact on the length of the epithelial component of the biologic width, while the connective tissue compartment was demonstrated to be seated over the implant platform and in direct contact with prosthetic components.<br /> 2. No significant difference was found between platform switching and traditional matching diameter configurations in terms of inflammatory infiltrate, microvascular density and collagen content. In all groups, most samples with a wellpreserved junctional epithelium showed a small and localized inflammatory infiltrate associated with not-well-oriented collagen fibers and an increased vascularization.<br /> 3. After statistical leveling (standardization) of peri-implant bone remodeling values, a borderline direct correlation between peri-implant bone changes and levels of anabolic biomarkers and a borderline indirect correlation between bone changes and levels of catabolic biomarkers was found.<br /><strong>Conclusion</strong> From a histologic point of view, the particular design of platform switched implants do not offer a favorable environment for bacterial colonization and subsequent inflammatory infiltration. At the same time, the medialization of biologic width seems to prevent bone downgrowth and could explain the positive soft tissue inflammatory response to this diameter mismatching implant/abutment configuration.

<strong>Einleitung</strong> Dentale Implantate stellen eine kombiniert chirurgisch-prothetische Methode zum Ersatz von fehlenden Zähnen dar. Herkömmlicherweise bestehen diese aus dem Implantat und einer dem Durchmesser des Implantates entsprechenden Aufbaukomponente. Longitudinalstudien haben gezeigt, dass es nach Implantatinsertion zur Ausprägung der sogenannten biologischen Breite mit 1-2mm periimplantärem Knochenverlust kommt.<br /> Kürzlich veröffentlichte Studien zeigten, dass ein Missverhältnis zwischen Implantat und Aufbau eine bessere Stabilität des periimplantären Knochenniveaus gewähren. Dennoch bleibt das eher unkonventionelle Konzept dieses sog. „platform switchings“ histologisch fragwürdig und steht unter dem Verdacht, die bakterielle Invasion in den periimplantären Spalt zu begünstigen. Gleichermaßen enthalten alle Daten, welche die Knochenniveauschwankungen um Implantate mit „platform switching“ beschreiben – obwohl diese geringer ausfallen als bei herkömmlich versorgten Implantaten – eine große Schwankungsbreite.<br /> Dies könnte bedeuten, dass eine individuelle Knochenstruktur die Dimension der „biologischen Breite“ und darüber hinaus die Veränderungen im Knochenniveau bedingt.<br /> Aus diesem Grund war das Ziel dieser Arbeit, die folgenden Fragen histologisch zu ergründen:<br /> 1. Wie kann eine Hart- und Weichgewebsadaptation an eine unkonventionelle Implantat-Abutment-Konfiguration positive klinische Ergebnisse erklären?<br /> 2. Kann eine durch „platform switching“ auftretende Veränderung mittel-und langfristig zu einer negativen Entzündungsreaktion führen?<br /> 3. Ein weiteres Ziel der Untersuchung war es, in einem klinischen Ansatz herauszufinden, ob sich unterschiedliche histologische Knochenstrukturen auf Veränderungen des periimplantären Knochenniveaus auswirken.<br /><strong>Material und Methoden</strong> Um diese Hypothesen zu untersuchen, wurden drei Studien durchgeführt:<br /> 1. Eine Tierstudie (Minipig), um die Struktur der biologischen Breite um herkömmlich und um mittels „platform switching“ versorgte Implantaten histologisch zu untersuchen.<br /> 2. Histologische und immunhistochemische Untersuchungen an menschlichem Gewebe zur Beschreibung der Entzündungsreaktion nach Implantatbelastung an herkömmlich und mittels „platform switching“ versorgten Implantaten.<br /> 3. Vergleichende klinische Longitudinalstudie zur radiographischen Veränderung des Knochenniveaus bei konventionell und mit „platform switching“ versorten Implantaten.<br /><strong>Zusammenfassung der Ergebnisse</strong> 1. Im Vergleich zum herkömmlich versorgten Implantat haben Situationen mit „platform switching“ einen geringeren Einfluss auf die Länge der epithelialen Komponente der biologischen Breite, während der Bindegewebsanteil nachgewiesenermaßen über der Implantatplattform und in direktem Kontakt mit den prothetischen Komponenten ansetzte.<br /> 2. Es konnte kein statistisch signifikanter Unterschied bei beiden Hauptgruppen in Bezug auf Entzündungsreaktion, Gefäßdichte und Kollagengehalt gefunden werden. In allen Gruppen zeigten die meisten Proben mit gut erhaltenem Epithel eine kleine, lokale Entzündungsreaktion in Verbindung mit wenig organisierten Kollagenfasern und erhöhter Vaskularisation.<br /> 3. Nach Standardisierung des periimplantären Knochen-Remodellingsteilweise ist die amerik. Version verwandt worden, also remodeling, teilweise die britische Version, also remodelling. Bitte einheitlch konnte auf eine geringe Korrelation zwischen Knochenniveauveränderung und dem Nachweis von an anabolen Biomarkern, aber einen indirekten Zusammenhang zwischen Veränderung des Knochenniveaus und katabolen Biomarkern geschlossen werden.<br /><strong>Schlussfolgerung</strong> Aus histologischer Sicht bietet das Verbindungsdesign des „plattform switchings“ dem Eindringen von Bakterien und nachfolgender Ausbreitung einer Entzündungsreaktion kein günstiges Umfeld. Gleichermaßen bewirkt die Ausbildung der biologischen Breite das Ausbleiben eines Knochenverlusts und könnte somit die herkömmliche inflammatorische Reaktion an modifizerten Implant-Abutment Verbindungen erklären. Dennoch zeigten die Ergebnisse der klinisch-histologischen Studie, dass das periimplantäre Knochen-Remodelling von der individuellen Knochenstruktur des Patienten abhängt.