Mimo że nie piszemy tu historii implantologii, to jednak warto zdać sobie sprawę, że problem uzupełniania ubytków w uzębieniu jest niemal tak stary jak ludzkość. Wykopaliska we wszystkich częściach świata wykazują, że sztuczne zęby wprawiano już ok. 4500 lat temu! Robili to Egipcjanie, Etruskowie, Majowie, Chińczycy, korzystając z miejscowych materiałów, takich jak: drewno (!), kość słoniowa, kości dużych zwierząt, metale szlachetne, zęby pobierane ze zwłok lub nawet od żywych ludzi, sprzedających swoje zęby bogatym klientom.
Wspólnym problemem wszystkich tych działań było zamocowanie sztucznego zęba. Przez bardzo długi czas nie było naprawdę dobrej metody. Do tego jeszcze implantologia długo musiała walczyć o uznanie jej za dział medycyny w ogóle i stomatologii w szczególności. Nazywała się też różnie, np. ortopedia stomatologiczna i uważana była za domenę cyrulików, jubilerów (!), w sumie za coś, co nie bardzo odpowiadało powadze tak szacownej nauki jak medycyna. Aż dziw bierze, że dopiero harwardzka konferencja w 1978 roku (tak!) uznała implantologię za naukę i dział stomatologii. Podstawy implantologii sformułował szwedzki lekarz (nawet nie stomatolog) Branemark i Szwecja stała się ojczyzną nowoczesnej implantologii. Na sukcesy jej złożyło się kilka nauk: medycyna, chemia, materiałoznawstwo, biologia, fizyka i inżynieria mechaniczna.
Na czym to w ogóle polega i jak wygląda oraz jak działa taki typowy implant?
Rysunek (1) pokazuje w przekroju porównanie zęba z implantem. Zasadniczo implant składa się
z trzech części: właściwego implantu, czyli „korzenia” osadzonego w kości szczęki, łącznika i korony protetycznej. Niby proste, lecz tu zaczynają się schody, ponieważ:
- implant musi być dobrze tolerowany przez żywą tkankę kostną,
- kość musi tworzyć dobre wiązanie z materiałem implantu,
- implant nie może wywierać zbyt dużego nacisku na kość, bo może dojść do tzw. martwicy kości,
- implant nie może być zbyt luźno osadzony, bo będzie się ruszał,
- gniazdo na implant musi być precyzyjnie wykonane, zarówno co do kierunku, jak i głębokości,
- połączenia gwintowe nie mogą się luzować,
- w czasie gojenia dziąseł po zabiegu wstawienia implantów, a przed osadzeniem korony zęba, pacjent musi jakoś wyglądać.
To oczywiście najbardziej podstawowe sprawy. Elementem zasadniczym jest sam implant, bo on decyduje o trwałości, wytrzymałości i całej medycznej stronie zabiegu. Ogólny jego kształt jest dość banalny: śruba, lekko stożkowa z elementami do zamocowania łącznika i korony. Oczywiście różne firmy prześcigają się w wymyślaniu coraz to innych szczegółów.
Pierwsze próby skonstruowania implantów były wykonywane nieco na ślepo. Wiadomo było, że kość pod naciskiem może ustąpić i implant się wy- luzuje. Dlatego pierwsze konstrukcje dążyły do stworzenia możliwie dużej powierzchni przylegania metalu do kości (2).
Do kości dopasowywano metalowy szkielet, na którym mocowane były czopy dla zamocowania protezy. Wymagało to dużej i krwawej operacji. Nieco lepsze pod tym względem były implanty przedstawione na rysunku (3).
Każdy czop miał podwójnie cylindryczne „korzenie”, które wszczepiano w kość szczęki. Przełom nastąpił jednak dopiero po odkryciu prof. Branemarka, który przy innej okazji (skąd my to znamy?) zauważył, że żywa tkanka kostna ma właściwość bardzo silnego wiązania się z powierzchnią tytanową. Branemark nazwał ten proces osteointegracją i nie będąc stomatologiem, wziął się jednak do problemu implantów dentystycznych.
Za datę powstania współczesnej implantologii uważa się rok 1965, kiedy profesor Branemark założył do kości implanty z czystego tytanu, a po kilku miesiącach wykonał na nich uzupełnienie protetyczne. Można słusznie powiedzieć, że tytan jest darem losu i natury dla człowieka, zważywszy na szerokie jego zastosowanie w różnych korektach i uzupełnieniach ustroju kostnego. Oczywiście w ciągu ostatnich 35 lat prowadzono badania metalograficzne i ustalono optymalny skład stopu tytanowego, który dziś składa się z: 99,75% tytanu, 0,05% żelaza, 0,1% tlenu 0,03% azotu 0,05% węgla i, 012% wodoru. Oczywiście całość jest odporna na korozję. Ostatnie ponad 30 lat poświęcono na optymalizację kształtu samego implantu, pełniącego funkcję korzenia dla nowego, sztucznego zęba.
Kształt implantu (4 i 5) uwzględnia różnice wytrzymałości kości i metalu. Nitki gwintu implantu są stosunkowo delikatne, cienkie, natomiast rowek gwintu, w który wnika tkanka kostna, jest głęboki i szeroki, co daje lepsze warunki wytrzymałościowe dla kości.
Zasadniczym problemem jest dobra osteointegracja i w ogóle utwierdzenie implantu w kości. Dla uzyskania dobrych wyników zabiegi konstruktorów poszły w dwóch kierunkach: z jednej strony zastosowano piaskowanie powierzchni implantu, co daje tzw. rozwiniętą powierzchnię i w znacznym stopniu poprawia wiązanie kości z tytanem, z drugiej strony kształt. Przez wiele lat dominował kształt cylindryczny D, ale każdy, kto wkręcał wkręt do drzewa w kawałek drewna, wie, że po pokonaniu wyjścia stożkową częścią wkrętu, dalej już idzie on łatwo (oczywiście przy wkręcaniu do wstępnie wykonanego otworu). Wkręt stożkowy, a ściślej paraboliczny (5), cały czas rozpycha się w drewnie i daje to efekt taki, że wzdłuż całej długości wkrętu jest mniej więcej wyrównany nacisk gwintu na drewno. Taki wkręt trzyma lepiej i nie naraża kości na miejscowe naprężenia.

Zawsze jest problem: jaką średnicę otworu wywiercić pod implant. Oczywiście są tabele i ścisłe dane, ale są kłopotliwe w użyciu. Dlatego też pojawiły się implanty samowiercące (6) i samogwintujące, które są niemal dokładną kopią wkrętów do blach.
Dzięki temu, że wiercą otwór, nie zachodzi przypadek zbyt ciasnego otworu, w rezultacie czego może niekiedy dojść do pęknięcia kości. Ale pojawia się nowy problem: co się dzieje z wiórkami, które powstają przy wierceniu implantem? Wiercąc specjalnym wiertłem, nie mamy tego problemu, bo wiertło, bardzo podobne do zwykłego wiertła do metalu, ma spiralne kanały wiórowe, które w procesie wiercenia wyciągają wiórki. Okazuje się jednak, że wiórki, zgniecione implantem, mają właściwość wrastania w kość szczęki i w rezultacie wzmacniają ją.
Jak w praktyce wygląda cała procedura montażu implantów? Pomijamy tu pierwszy, bardzo ważny etap medyczny, kiedy to analizuje się, co można, a co trzeba zrobić. Jest oczywiście co najmniej kilka wariantów. Przede wszystkim protezy zdejmowane i wstawki niezdejmowane. Te drugie dotyczą raczej pojedynczych zębów.
Po podjęciu wszystkich decyzji lekarz usuwa te zęby, które mają być zastąpione implantami. Po kilku dniach można zrobić tymczasową protezę, niezbyt komfortową, taką „do uśmiechu”. Po całkowitym zagojeniu ran po ekstrakcji zębów można przystąpić do etapu drugiego – osadzania implantów. Wykonuje się to pod kontrolą i na podstawie zdjęć, uzyskanych metodą tomografii komputerowej. Chodzi o to, żeby otwór na implant miał właściwą głębokość i odpowiednie ukierunkowanie. Każdy, kto wiercił chociażby otwór w ścianie pod haczyk na obrazek, wie, jak trudno jest uzyskać właściwe kątowe usytuowanie otworu. A tu mamy nie ścianę, lecz żywego człowieka, którego kości dalekie są od regularnych brył typu deska, ściana itp. Po wykonaniu otworu wstawiamy implant, a ściślej wkręcamy go do otworu. Po uzyskaniu odpowiedniej głębokości można uznać ten etap za zakończony. Teraz trzeba czekać kilka tygodni na wrośnięcie implantu, czyli na osteointegrację. Na wrośnięty już implant nakłada się tzw. łącznik, którego zadaniem jest stworzyć bazę dla korony sztucznego zęba i wyrównać ewentualne odchylenia kątowe osi implantu w stosunku do osi korony.
Łącznik jest przykręcony do implantu śrubką a ponadto osadzony jest w gnieździe sześciokątnym lub w innym otworze kształtowym zabezpieczającym przez obrotem.
Cały taki komplet przedstawia rysunek (7).
O implantach można oczywiście powiedzieć bardzo dużo, to dziś poważna dziedzina, mająca obszerną literaturę i oczywiście procedury i wyposażenie technologiczne w aparaturę kontrolno-diagnostyczną. Doktor Paweł Baranowicz, z którego wiedzy korzystałem, to lekarz, ale też inżynier! Analiza sił działających na implant, rozwiązania techniczne połączeń, to przecież typowe zagadnienia inżynierskie. Droga do „Robocopa” jest jeszcze daleka, ale dobrze wiedzieć, że w razie potrzeby możemy odzyskać uśmiech i czarować bielą zębów, których nikt nie potrafi odróżnić od naturalnych. Na razie jednak – myjcie, kochani, zęby i dbajcie o nie, bo to skarb!

Tagi: badania, czas, fizyka, inżynier, materiałoznawstwo, medycyna