Capitulo I. En la práctica implantológica existe un proceso indispensable para lograr

Transcripción

1 Capitulo I 1. INTRODUCCIÓN En la práctica implantológica existe un proceso indispensable para lograr el éxito del tratamiento, llamado oseointegración. El cual se define como la conexión directa estructural y funcional entre el hueso y la superficie del implante sometido a carga funcional (Branemark, 1985). El hecho de que la perdida dentaria sea la mutilación más frecuente en la especie humana justifica que desde la antigüedad el hombre haya tratado de sustituir los dientes perdidos con las sustancias naturales y sintéticas de que disponía. A partir de 1965 la Implantología Bucal da un cambio sustancial con los trabajos desarrollados en la universidad de Gotemburgo en Suecia bajo la dirección de Branemark, que demostraron que se podía lograr una oseointegración de forma científica y racional con un revolucionario sistema de implantes de titanio. Todo surgió a través de los resultados obtenidos al tratar de determinar la reacción de los tejidos óseos ante diferentes tipos de trauma en situaciones clínicas habituales. Para ello se fabricaron unas cámaras ópticas de titanio que introducidas en las tibias de los conejos de experimentación, permitirían estudiar in vivo la regeneración de los defectos óseos inducidos traumáticamente. Cuando los investigadores intentaron retirar estas cámaras observaron que éstas se encontraban perfectamente incorporadas al hueso. 1

2 Después de diez años de experiencias, que envolvió numerosos experimentos con animales, inclusive la inserción del titanio en huesos de perros y conejos, se comprobó la fusión que existía entre la superficie del titanio y el hueso. Cuando se finalizaban los experimentos, era prácticamente imposible extraer el material implantado sin llegar a hacer una fractura en el hueso alrededor de ese material. Se demostró que el hueso quedaba en contacto directo con el implante de titanio en una forma de tornillo, esto se comprobó por medio de una serie de análisis histológicos y de micro radiografías. En la muestra del análisis histológico, se comprobó fácilmente que un hueso maduro, era completamente viable y compatible con el implante de titanio. Estos análisis demostraron que era necesaria una especial técnica quirúrgica, para que esta fusión tuviese una larga duración. Se comprobó por medio de dos puntos de vista, uno biológico y otro el biomecánico, que el diseño más favorable fue el implante en forma de tornillo con una superficie autorroscante. El implante (o la fijación), que soporta una prótesis, está compuesto de tres partes distintas. La parte intraósea, es el implante de titanio tratado en forma de tornillo, que se conecta al tejido transepitelial, seguido de un pilar cilíndrico con una superficie blanda y finalmente el componente protésico. Un cilindro de oro es incorporado a la prótesis conectándose a la superficie de encaje del pilar cilíndrico. Cada componente se fija a otro por medio de tornillos. El uso de tornillos en este sistema proporciona mayor seguridad. 2

3 Fueron probados 50 tipos diferentes de componentes, que fueron rechazados en los experimentos iniciales en animales antes que el diseño final fuese definido. El estudio en el microscopio de luz de las muestras tomadas de esos animales reveló que había una gran adaptación entre la fijación de titanio y el hueso adyacente. Curiosamente no había una interfase de tejido conectivo fibroso entre el titanio y el hueso (P.I. Branemark 1969). En posteriores estudios con el microscopio electrónico de barrido se demostró que es posible conseguir una asociación entre el titanio y el hueso. En estos experimentos se observó una vez más que el hueso y la superficie de titanio no estaban separados por una membrana de tejido conectivo fibroso. Se observaron una serie de fascículos de colágeno, pero siempre separados por una capa de proteoglicano, parte de la cual estaba calcificada (Hansson, 1983) Las características especiales del titanio y la capa de óxido que se forma en su superficie son en parte la causa de la oseointegración. En un experimento realizado en la Universidad de UCLA, en una lámina de titanio puro proliferaron rápidamente colonias de cultivo tisular de células óseas, mientras que en una lámina de aleación de cromo y cobalto, apenas se veían colonias similares de células óseas. En una lámina de aleación de titanio, las colonias de células no óseas no proliferaban tanto (Kenney, 1987). 3

4 Entonces, la Osteointegración fue llamada así, basada en los descubrimientos hechos en experimentos: animales - histológicos - químicos - biomecánicos y del contacto directo entre el hueso y la superficie de titanio. La Osteointegración se definió como una conexión directa, estructural y funcional, entre el hueso vivo y la superficie del implante. Importantes factores que garantizan la Osteointegración son técnicas quirúrgicas perfeccionadas, material biocompatible y un diseño apropiado en términos de macro y micro referente a la superficie del implante. Estos procedimientos permiten que un paciente edéntulo, pase a ser comparado con una persona que tiene todos los dientes. Es posible promover una sustentación para una restauración total en la mandíbula o en el maxilar, usando de 4 a 6 fijaciones osteointegradas. Evidentemente, que una gran variedad de aplicaciones protésicas pueden obtenerse por medio de fijaciones bien distribuidas y osteointegradas, tales como las prótesis fijas parciales, restauraciones unitarias, sobredentaduras, etc. El conocimiento de la fisiología ósea y los procesos involucrados, brinda al odontólogo un conocimiento de lo que realmente ocurre en los sitios quirúrgicos cuando se coloca un implante, injerto óseo o regeneración ósea guiada. Familiarizarse con las características anatómicas y fisiológicas de la cavidad oral de nuestros pacientes, es esencial para alcanzar un tratamiento de éxito que es nuestra meta. 4

5 Al perder las piezas dentales, sin importar la causa, se genera una reabsorción de hueso progresivo, debida a la falta de estímulo, así a mayor cantidad de tiempo sin estimulación hay mayor reabsorción ósea, y por consiguiente menor probabilidad de éxito en el tratamiento realizado. Es primordial reconocer la importancia de este proceso, ya que a partir de ahí se establecerán las bases que determinaran el éxito en el tratamiento odontológico. Es por eso que a lo largo de este trabajo se explicará detalladamente la fisiología del tejido óseo, que es en sí el proceso de oseointegración, materiales utilizados para lograrlo y además de la utilización de una técnica quirúrgica ideal para alcanzar el mayor grado de oseointegración posible. 5

6 2. Problema Cómo se oseointegran los implantes dentales, teniendo en cuenta las diferentes variables que influyen en el éxito del tratamiento? 6

7 3. OBJETIVOS 3.1 OBJETIVO GENERAL Realizar un estudio sobre los principales factores que intervienen en la oseointegración de los implantes dentales. 3.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS a. Describir la fisiología ósea b. Identificar los materiales con los que predeciblemente se logra oseointegración. c. Describir las características que debe tener un implante para una mejor oseointegración. d. Describir cual es la técnica quirúrgica adecuada para que un implante dental se oseointegre. e. Determinar las consideraciones biológicas a tener en cuenta para lograr oseointegración. f. Realizar una guía útil, fácilmente de entender y con la información más actualizada a cerca de la oseointegración en implantología oral. 7

8 4. ANTECEDENTES En el antiguo Egipto se transplantaron dientes humanos, de animales, piedras y metales preciosos y existen antecedentes similares en las civilizaciones china, etrusca, fenicia o árabe. De la época precolombina data una mandíbula, hallada en Honduras, en la cual se había sustituido con éxito un incisivo con la concha de un molusco tallada en forma de diente. En 1530, Ambroise Paré describió diversos métodos de trasplantes y reimplantes dentarios que fueron divulgados por toda Europa. En 1809, Maggiolo intentó insertar un tubo de oro en los maxilares para utilizarlo como soporte estable para una prótesis, pero no logró el éxito. Millicher, en 1881 también lo intentó con una porcelana recubierta de plástico. Harris, en 1887, y Berry y Lewis, en 1889, colocaron una especie de espigas con forma de raíces dentarias de una aleación de plástico y plomo. Tampoco los resultados fueron los deseados. En 1901, Payne utilizó por primera vez la plata como material implantable, pero pocos años después fue demostrada la toxicidad de la misma para con el hueso. En 1913, Greenfield en EEUU presentó un implante en forma de cesta que sustituía a un incisivo mediante un sistema de ferulización a dientes 8

9 adyacentes. La cavidad del implante se realizaba con una trefina y puede considerarse como el primer esbozo de los implantes endoóseos. En 1928, Wiegele diseño el primer implante en forma de tornillo, encontrando la primera aleación bien tolerada por el hueso unos años después, compuesta por cromo, cobalto y molibdeno. En 1931, Muller ideó el implante subperióstico o yuxtapuesto, que posteriormente fue realizado por Dahl ( 1940 ) y ampliamente difundido. Estos implantes no anclados dentro del hueso sino acabalgados sobre el mismo, han gozado de un amplísimo periodo de utilización clínica, pero sus resultados a largo plazo nunca han llegado a ser del todo satisfactorios. En 1946, Formiggini describió su celebre implante endoóseo en forma de espiral roscado al hueso y elaborado con alambre de cromo-cobalto. Con este tipo de implante, consiguió éxitos parciales importantes al soportar sus implantes cargas protésicas. Posteriormente Scialon en 1950 introdujo un sistema de implantes mediante agujas múltiples, construidas en tantalio. En 1962, Linkow, presentó un sistema de implantes en forma de láminas perforadas, originariamente de una aleación Cr-Ni-Va y posteriormente otras aleaciones de Titanio, Oxidos de aluminio y Carbono vítreo cuyo uso se extendió por todo el mundo a partir de 1968 con el desarrollo de múltiples diseños. Estos implantes eran insertados por penetración directa en el hueso a través de la encía y conectados inmediatamente a una estructura protésica. Aunque fueron los primeros implantes endoóseos en ofrecer ciertas garantías, de manera similar a los implantes yuxtaóseos, los implantes tipo Linkow, a pesar de 9

10 haberse usado profusamente durante más de 30 años, en ninguno de los estudios publicados sobre sus resultados a largo plazo han presentado tasas de éxito aceptables. En 1963, Shanhaus comunicó el desarrollo de implantes endoóseos de cerámica roscada. Con la perspectiva que dan los años y los conocimientos acumulados se concluye que todos estos sistemas fracasaron fundamentalmente por dos motivos: A causa de las infecciones desarrolladas en torno al implante por colonización del mismo por gérmenes bucales al no lograrse el sellado correcto entre el implante y la encía. Por no lograr una interfase implante-hueso que fuera capaz de soportar las cargas masticatorias. En la totalidad de los casos esta interfase estaba constituida por un tejido fibroso cicatrizal en cuyo seno se moviliza progresivamente el implante. 10

11 5. JUSTIFICACION DEL PROBLEMA En la práctica implantológica existe un proceso indispensable para lograr el éxito del tratamiento, llamado oseointegración. El cual se define como la conexión directa estructural y funcional entre el hueso y la superficie del implante sometido a carga funcional. El hecho de que la pérdida dentaria sea la mutilación más frecuente en la especie humana justifica que desde la antigüedad el hombre halla tratado de sustituir los dientes perdidos con las sustancias naturales y sintéticas de que disponía. Desde que Brannemark, P.I. publicara sus primeros trabajos contundentes sobre la Oseointegración en los maxilares edéntulos en el ultimo cuarto del siglo recién concluido, se ha producido una importante evolución en el tratamiento de la desdentación en la especie humana Siendo la implantología la alternativa más predecible para tener un mayor éxito en los tratamientos, los cuales poder ofrecer al paciente tanto edéntulo como aquel que quiera reponer alguna pieza dental con una opción diferente de tratamiento y en algunos casos casi que la única alternativa de restauración, como es el caso de pacientes con rebordes residuales casi planos o muy reabsorbidos en los cuales una restauración total sería muy poco eficiente. Este trabajo brinda al odontólogo un conocimiento amplio sobre el proceso llamado oseointegración, el cual es indispensable para conseguir el éxito en los tratamientos antes mencionados. 11

12 De esta manera el odontólogo podrá entender profundamente la fisiología ósea y los procesos que conllevan a la oseointegración, además podrá familiarizarse con los tipos de materiales que predeciblemente sean biocompatibles y aptos para el proceso, y ampliará su concepto sobre las consideraciones biológicas que se tienen que tener en cuenta para lograr dicho proceso entre otras. El conocer sobre el proceso de oseointegración brinda al odontólogo una visión mas amplia sobre la eficacia de estos tratamientos, aumentando así su credibilidad en este tipo de tratamientos y por ende inspirando al paciente confianza y motivación para optar por dicho tratamiento. Pero quizá la parte mas importante de todo, es entender que como profesionales en salud debemos entender los tratamientos para estar en la capacidad de ofrecer este tipo de tratamientos a sus pacientes, pero para eso necesita no solo comprender las técnicas quirúrgicas sino también el proceso que está detrás del éxito de la practica implantológica, la oseointegración. Como aporte personal y tratando de resolver la gran deficiencia de información sobre el tema de oseointegración e implantología oral existe la motivación para realizar este trabajo final. Esta guía será de mucha utilidad para que los odontólogos graduados desde antes de 1993, debido a que fue en esta fecha del primer curso de implantes dentales impartido en Costa Rica por el ACCO, según fuente de la revista anual de Congresos Odontológicos de

13 Con esto deseamos resolver la gran brecha que se ha dado en nuestros profesionales al no tener información de última línea, para poder comprender e integrar la implantología en las prácticas dentales. 13

14 6. DESARROLLO Capítulo II 6.1. Fisiología Ósea Características Generales El hueso es un tejido vivo con una matriz de colágeno que ha sido impregnada con sales minerales, como el fosfato de calcio (10%) y pequeñas cantidades de florúro de calcio y florúro de magnesio. El hueso sirve como soporte al cuerpo almacenando calcio y otros minerales y trabaja en conjunción con los pulmones y riñones para ayudar a mantener el balance del ph del cuerpo a través de la producción adicional de fosfatos y carbonatos. La proteína en las fibras del colágeno que forman la matriz del hueso es muy compleja. Debe de haber adecuadas cantidades de proteínas y minerales para mantener una estructura ósea normal. Los minerales encontrados en el hueso son principalmente en forma de hidroxiapatita (Garg Arun, 1998). 14

15 6.2. Tejido Óseo La clasificación de la sustancia intercelular le otorga sus características de dureza y resistencia. Las células que constituyen este tejido son osteoblastos, osteocitos, y osteoclastos.(alberts B, 1994) Células A. Osteoblastos Proceden, durante el desarrollo embrionario, de las células mesenquimales, mientras que en el adulto derivan de las cubiertas conjuntivas del hueso: periostio y endostio. Son células cuboideas o alargadas, de 20 um o más de diámetro, con citoplasma rico en retículo endoplásmico rugoso, en dicitosomas del aparato de Golgi y en vesículas de secreción de material glucoprotéico (colágeno tipo I, proteoglicanos, osteocalcina, osteonectina, etc.), que formará la sustancia intercelular ósea. Poseen, en su membrana plasmática, numerosos receptores para hormonas, factores de crecimiento y vitaminas, que regulan las funciones celulares. Durante los procesos de crecimiento, reparación y remodelación de los huesos, los osteoblastos segregan sustancia osteoide hasta quedar rodeados por ella. Esta sustancia se mineraliza posteriormente para dar lugar a la matriz ósea. Los osteoblastos quedan aislados dentro de los espacios denominados lagunas óseas que se comunican entre sí por unos delgados 15

16 canalículos. Los osteoblastos así aislados se transforman en osteocitos.(opcit) B. Osteocitos Son las células principales del hueso maduro. Si cuerpo es ovalado, algo más pequeño que los osteoblastos y con menor proporción de organelas, en número y desarrollo variable según su grado de actividad. Poseen numerosas prolongaciones muy delgadas que se extienden por los canalículos, contactando con las de osteocitos vecinos por medio de uniones de hendidura o nexus. (Alberts B, 1994) C. Osteoclastos Son células gigantes, de 20 a 100 um de diámetro, y multinucleadas ( pueden tener de 5 a 50 núcleos). Su función principal es la reabsorción ósea, es decir eliminar el hueso mineralizado. Su forma es alargada y muestran, en la zona de reabsorción ósea, una región con numerosas microvellosidades, denominada borde plegado o en cepillo. Rodeando esta zona de microvellosidades se halla una zona de sellado, donde la membrana del osteoclasto se adhiere al hueso y delimita la región de absorción. En esta zona, merced a un descenso del ph y a los enzimas hidrolíticos vertidos por el osteoclasto, las sales minerales del hueso se desorganizan y se reabsorbe la matriz orgánica. 16

17 Los osteoclastos proceden de los monocitos sanguíneos, tras emigración y modulación por factores hormonales inhibidores (calcitonina) y factores estimuladores producidos por los osteoblastos. (Opcit) Sustancia intercelular Está formada por sustancias inorgánicas y orgánicas amorfas y fibrilares. La sustancia inorgánica supone aproximadamente el 60 % del peso seco del hueso. Su componente es el fosfato cálcico, que forma cristales parecidos a la hidroxiapatita. Además, hay citrátos, carbonatos y flúor como iones más importantes. La sustancia fundamental amorfa es similar a la del cartílago, aunque con una menor proporción de glucosaminoglicanos y proteoglicanos. Además posee proteínas, como la osteocalcina y la osteopontina, relacionadas con la mineralización del hueso. La sustancia fibrilar es en un 90% colágena tipo I y el resto otros tipos de colágena. Los cristales de fosfato cálcico se depositan ordenadamente a lo largo de las microfibrillas de colágena. En el hueso compacto, las fibras de colágena forman láminas superpuestas. En cada lámina, las fibrillas tienen una dirección oblicua en relación con las adyacentes. (Fawcett, 1995) 17

18 Tipos de tejido óseo Los huesos están formados por dos tipos de tejido óseo, el esponjoso y el compacto. El tejido óseo compacto forma las capas externas de los huesos planos, de los cortos y de las epífisis de los huesos largos, así como la diáfisis de los huesos largos. El tejido óseo esponjoso forma el interior de los huesos planos, de los cortos y de las epífisis de los huesos largos. La estructura básica de ambos tipos de tejido óseo está formada por grupos de laminillas óseas de unos 5 mm de espesor, entre las que se hallan, más o menos regularmente dispuestos, los osteocitos. La laminilla ósea está constituida por fibras de colágeno, junto con el resto de elementos de la matriz ósea, fuertemente mineralizada. Los osteocitos se hallan en espacios denominados lagunas óseas que se comunican entre sí por los canalículos o conductos calcóforos que pueden atravesar las laminillas óseas. (Opcit) 18

19 6.2.3.A. Tejido óseo esponjoso Las laminillas óseas forman espículas o trabéculas irregulares, que se unen para formar una red tridimensional entre cuyas mallas se halla la médula ósea. Los vasos sanguíneos quedan fuera de las laminillas. Los osteocitos se hallan siempre a una distancia de los capilares sanguíneos menor de 0,2 mm, quedando así limitado el espesor de las espículas óseas. (Opcit) B. Tejido óseo compacto Está formado por tres variedades con diferente arquitectura: los sistemas circunferenciales, los de Havers u osteonas y los sistemas intersticiales. Los sistemas circunferenciales externo e interno se hallan cerca de las superficies del hueso, debajo respectivamente, del periostio y del endostio y en ellos las laminillas óseas se sitúan paralelamente a la superficie. En los sistemas haversianos u osteonas las laminillas óseas y los osteocitos rodean concéntricamente un canal (canal de Havers) por el que discurren vasos y nervios. Las osteonas forman la parte media, compacta y resistente de las diáfisis óseas. Los conductos de Havers se comunican entre sí por conductos laterales, los conductos de Volkmann. Los sistemas intersticiales son trozos irregulares de osteonas preexistentes que han sido parcialmente eliminadas y sustituidas por otras nuevas. (Fawcett, 1995) 19

20 6.3. Periostio y endostio Son cubiertas de tejido conectivo especializado que recubren, respectivamente, el exterior y el interior del hueso. En el periostio se distinguen dos capas una más externa, en la que predominan las fibras sobre las células y otra más interna, en contacto con el hueso, con mayor proporción de células mesenquimales indiferenciadas, son osteoprogenitoras, es decir, capaces de diferenciarse en osteoblastos. (Alberts B, 1994) 6.4. Osificación La formación de tejido óseo se realiza bien sobre un modelo previo de tejido conjuntivo, osificación endoconjuntiva, directa o membranosa, o bien sobre un modelo de tejido cartilaginoso, osificación endocondral. (Alberts B, 1994) Osificación directa o membranosa Se realiza en los huesos del cráneo y los maxilares. Comienza en el periodo fetal sobre un tejido conjuntivo fetal condensado rico en células. Estas células segregan sustancia intercelular, glucoproteínas y proteínas, y se transforman en osteoblastos. Cuando la matriz crece alrededor de los osteoblastos se calcifica, transformándose éstos en osteocitos. (Opcit). 20

21 Osificación endocondrial o indirecta Es más compleja, se realiza sobre un molde cartilaginoso del hueso que va siendo paulatinamente eliminado y sustituido por tejido óseo. En el modelo cartilaginoso, los condrocitos se hipertrofian y almacenan glucógeno, los condroplasmas se agrandan y se reduce la matriz cartilaginosa, que a continuación se calcifica. Los condrocitos degeneran, mueren y las grandes cavidades de los condroplasmas son invadidos por vasos sanguíneos. Alrededor de estos vasos se encuentran células mesenquimales indiferenciadas que se transforman en osteoblastos y comienzan a depositar matriz ósea sobre el cartílago preexistente, formándose así un tejido óseo primitivo. Este tejido óseo primitivo es posteriormente remodelado, es decir, eliminado por osteoclastos y sustituido por hueso nuevo. Por otro lado, en la formación de los huesos largos, tanto en la diáfisis como en la epífisis, también se forma hueso por osificación directa, a partir del periostio y del endostio. El crecimiento de los huesos se produce por destrucción del hueso viejo y sustitución por hueso nuevo. (Opcit). La remodelación ósea es un proceso continuo de reabsorción (por osteoclastos), y nuevos depósitos (por osteoblastos y osteocitos) de tejido óseo, en respuesta a las necesidades mecánicas, metabólicas y hormonales. 21

22 6.5. Propiedades físicas del hueso Las características macroscópicas y microscópicas cambian entre los diferentes sítios de la mandíbula donde los implantes endoóseos pueden ser colocados. Las propiedades físicas cambian dependiendo de la densidad del hueso. El hueso puede ser clasificado entre cuatro grupos de acuerdo a su densidad, que va desde hueso compacto denso, poroso compacto, trabecular grueso y trabecular delgado. Compacto denso (D1): compuesto casi todo de hueso cortical. Es encontrado en la parte anterior mandibular; correspondiendo al hueso basal de la sínfisis. Mantiene su forma y densidad debido a la fuerte sínfisis muscular y al estres y la flexibilidad que el músculo mismo produce. Puede soportar grandes cargas por su matriz altamente mineralizada, que al ser perforada es dura como el roble. Hueso compacto poroso y trabecular grueso (D2): Esta es la segunda calidad de hueso que se encuentra en mandíbulas edéntulas. La sensación táctil cuando este hueso es preparado para implantes es de madera de pino blanca. Es comúnmente encontrado en la mandíbula posterior y algunas veces en la maxila anterior. Hueso compacto poroso y trabeculado fino (D3): La sensación al tacto es similar a taladrar madera de balsa. Es encontrado principalmente en la maxila anterior. Este hueso es más delicado de manejar que los dos anteriores y su habilidad para soportar cargas es mucho menor. 22

23 Hueso trabeculado fino (D4): Es encontrado principalmente en la tuberosidad posterior del maxilar. Se debe de manejar con máximo cuidado. Implantes largos son recomendados en esta densidad ósea, usando uno por cada diente que se va a remplazar por su baja habilidad para soportar estres. Entre más denso el hueso, es más difícil de prepararlo; esto también significa que el riesgo de sobrecalentar el hueso es mayor en densidades mayores. El cirujano de implantes debe tener en cuenta este hecho cuando está planeando un caso. Huesos más densos requieren instrumentos más afilados y mayor irrigación. La fijación inicial de los implantes es realizada más fácilmente en un hueso de mayor densidad. A medida que disminuye la densidad hay una tendencia de aumentar el riesgo sanguíneo, lo que ayuda a mantener una temperatura baja cuando la ostetomía es realizada. La clave para mantener la interfase huesoimplante es cargar el hueso gradualmente; esto se hace más crítico con tipos de hueso de baja densidad. La carga funcional estimula áreas óseas inmaduras que sufren osificación y forman una matriz calcificada. Una carga progresiva permite al hueso remodelarse y organizarse. A cada paso de este proceso se le debe permitir suficiente tiempo al hueso para responder a la estimulación incrementada. 23

24 A. B. Figura 1.A. Corte de hueso cortical humano visto a través de un microscopio electrónico. B. Corte de hueso esponjoso o canceloso humano visto a través de un microscopio electrónico Fuente: Arun K. Garg, D.M.D. Practical Implant Dentistry. U.S.A. pp1 24

25 Capítulo III 7. Concepto de Oseointegración El hueso es el componente biológico en cuyo seno funcionan los implantes endoóseos. Dado que todos los implantes, se insertan en zonas edéntulas, la colocación del implante requiere la preparación previa de un lecho en el hueso mediante perforación (ostectomía) del mismo. Por ello, y como condición previa indispensable, el tejido óseo debe responder positivamente a la ostectomía y cicatrizar de forma adecuada (Albrektsson T, Lekholm U, 1989). No es hasta 1977 cuando Branemark aporta el primer sistema de implantes dentarios al que acredita con un criterio de predictibilidad a largo plazo con garantías suficientes para justificar su utilización clínica en la rehabilitación sistémica de maxilares desdentados (Branemark PI et al, 1977). Ocho años después este mismo autor introduce en la comunidad científica internacional el término de oseointegración, al que define como una conexión directa estructural y funcional entre el hueso vivo, ordenado, y la superficie de un implante sometido a carga funcional. La oseointegración, por lo tanto, implica un tipo específico de contacto directo del tejido óseo vivo con la superficie del implante y, conceptualmente, no debe de ser confundida con la retención fibroósea ; ya que esta retención se efectúa a expensas de la 25

26 interposición de una capa de tejido conectivo rico en fibras de colágeno de tipo denso y de características no patológicas (Opcit). Figura 2. En el hueco que ha dejado la fijación se observa lo bien que se adapta el hueso a la forma de la fijación- implante. Fuente: John Beumer III, Steven G. Lewis.Sistema de Implantes Branemark. Barcelona Pp3 Estudios indican la existencia de dos formas básicas de anclaje de los implantes: mecánica y bioactiva (Meffert et al,1987). La retención mecánica se logra en los implantes cuya superficie es metálica, como el titanio y sus aleaciones. En este tipo de implantes, la retención se establece en base a la morfología de esta superficie (irregular, con ranuras, agujeros, etc.) e implica la existencia de un contacto directo, íntimo, entre la capa de dióxido de la base metálica y el hueso sin intermediación de ningún tipo 26

27 de conexión química. De acuerdo con este criterio, la osteointegración, en los límites definidos por Branemark, sería un exponente de este tipo de retención. La retención de índole biológica requiere la presencia de materiales bioactivos que se unen a través de una conexión química al hueso, de forma parecida a como se anquilosa un diente natural. Su mejor exponente es la Hidroxiapatita (HA), sobre cuya superficie, y como consecuencia de algún tipo de interacción físico-química, se deposita matriz ósea desde la estructura colágena del hueso a los cristales de HA del implante (Opcit). Sea de la naturaleza que sea, en la actualidad se encuentra universalmente reconocida la necesidad de una interfase ósea directa de contacto no mediatizado para los implantes endoóseos. Lógicamente, la superficie del implante osteointegrado que establece contacto íntimo con el hueso debe ser la máxima posible para que, de esta forma, la distribución posterior de las cargas a que sea sometido sea también máxima. El desarrollo de este contacto requiere un tiempo suficiente para que el hueso no sólo cicatrice en torno al implante sino que se remodele (Opcit). 27

28 Figura 3. Estudio en el microscopio de luz de muestras tomadas de animales reveló que había una gran adaptación entre las fijaciones de titanio y el hueso adyacente. No había interfase de tejido conectivo fibroso entre el titanio y el hueso. Fuente: John Beumer III, Steven G. Lewis. Sistema de Implantes Branemark. Barcelona Pp4 28

29 8. Oseointegración Hueso-Implante En el transcurso de estudios ha quedado patente la importancia que cobra la interfase hueso implante, el estado ideal de unión entre ambas superficies que conduce a la situación de oseointegración o de anquilosis funcional (M. Donado, 1995). En principio existen tres diferentes tipos de unión entre el implante y el hueso: 1. El establecimiento de un tejido conjuntivo altamente diferenciado semejante al ligamento periodontal natural; en la práctica, no es posible conseguir este estado fisiológico ideal, aunque estudios recientes parece que caminan en este sentido. 2. Una interfase de tejido conectivo que actúa como cápsula de cuerpo extraño; es habitual en los implantes con sobrecarga prematura, mala técnica quirúrgica o que no son biocompatibles. 3. Unión ósea directa con superficie externa del implante con una mínima capa de proteoglicanos de 500 a 2000 Aº. Investigaciones han demostrado que los implantes de titanio puro se integran en los tejidos vivos y no producen signos de reacción o respuesta inflamatoria ni en la zona de interfase ósea ni en los tejidos gingivales adyacentes. 29

30 El análisis de los implantes de titanio verifica que la superficie está recubierta por un óxido de titanio de 3 a 5 nm de espesor y la interfase entre los implantes de titanio y el hueso pone de manifiesto puentes de depósitos de calcio de 10 a 20 nm para obtener condiciones óptimas de estabilidad y retención máximas (Opcit). El uso de otros implantes metálicos, como ciertos tipos de aceros inoxidables, comporta el desarrollo de una encapsulación fibrosa que separa el implante de los tejidos adyacentes (Opcit). La interfase alrededor de los implantes de oro muestra una gruesa zona de glucoproteínas y aminoglicanos. Los implantes cementados desarrollan también una capa de glucoproteínas de alrededor de 1 Um de espesor. Estos diferentes sistemas han provocado en su mayor parte la lisis y muerte de los osteocitos perimplantarios debido a un daño térmico y químico. Esta muerte celular crea un estado progresivo de destrucción ósea que aumentará con el sometimiento a carga de la prótesis sobre el implante; esta situación se traduce por una total pérdida de contacto directo prótesis hueso y por el engrosamiento del tejido no mineralizado, anulando el estímulo de remodelación y aposición ósea circunstancia que se suma a la lisis ósea y creando un desequilibrio en favor de la pérdida progresiva de hueso (Opcit). Se han identificado numerosos procesos químicos que pueden ocurrir en la interfase, como el transporte iónico, la disolución o corrosión del óxido, la absorción de biomoléculas, la desnaturalización de las proteínas, etc. Estos procesos pueden variar con el tiempo de implantación. 30

31 Al margen de la preferencia o de la mejor respuesta de uno u otro sistema, es evidente que el hueso reacciona de manera diferente ante la inserción del material aloplástico: 1. Formación de tejido fibroso (indeseable) 2. Producción de un secuestro óseo por necrosis del hueso periimplantario y con débil resistencia a la carga. 3. Constitución de un nuevo hueso cicatrizal, tras la fase inicial de necrosis mínima, invasión vascular subsiguiente, remodelación y adaptación funcional gradual a las cargas. La cicatrización ósea se produce a los 3-6 meses con los implantes libres de carga. Existe una pérdida ósea inicial debida al traumatismo quirúrgico y a la adaptación progresiva a las cargas. Posteriormente, la prótesis produce una remodelación hasta llegar a una situación estable con pérdida ósea insignificante al cabo de 18 meses. Para conseguir y mantener la oseointegración es necesario observar las siguientes condiciones: Utilizar un material biocompatible. Diseño y superficie adecuados (macro y microscópicamente) Lecho óseo periimplantario sin daños físicos ni químicos. Técnica quirúrgica depurada, sin traumatismos. Fase de reposo sin sometimiento a carga. 31

32 Técnica protésica correcta según las reglas biomecánicas establecidas de distribución de las cargas y transmisión de tensiones. Seguimiento y mantenimiento de los tejidos perimplantarios. Cuando se cumplen estas condiciones, se obtiene una lámina ósea perimplantaria, en contacto íntimo, sin interfase de tejido conectivo, una auténtica anquilosis, que es valorable por métodos fisicoquímicos, clínicos y radiográficos. 32

33 A. B. Figura 4. A. Representación diagramática de la intervención de fibras de tejido blando entre el implante y el hueso que es definido como integración fibro-ósea. B. Representación diagramática de la adaptación directa del hueso al implante dental que es definido como oseointegración. Fuente: Peterson, Ellis, Hupp, Tuker. Contemporary Oral and Maxilofacial Surgery. Segunda Edición, Pp

34 Capítulo IV 9. Biomateriales para Implantes Ortos requisitos para la Oseointegración no se encuentran ligados a la técnica de implantación y carga funcional sino que son intrínsecos de las propias fijaciones tales como el material y las características macroscópicas y microscópicas (morfología) de la superficie del implante (Donley TG, Gillete WR, 1991). Los biomateriales se pueden definir como aquellas sustancias de origen natural o sintético, que implantados en un organismo vivo, son capaces de interaccionar con el organismo receptor de una forma similar, desde el punto de vista de su tolerancia, a como lo hacen los tejidos biológicos a los que sustituyen. En condiciones ideales, el biomaterial implantado en los maxilares debería poseer una alta resistencia ala fatiga y un módulo de elasticidad y resistencia mecánica similar a la del hueso donde va a ser implantado (Opcit). De las distintas clasificaciones de materiales, tal vez la más práctica y esclarecedora sea la que propone Vega: 1. Origen no biológico: a) Metálicos b) Cerámicos 34

35 c) Polímeros 2. Origen biológico: a) Reino animal b) Reino vegetal 9.1. Concepto de implante Un implante puede ser definido como un dispositivo o mecanismo que entra en contacto con el medio interno biológico, de forma definitiva o temporal, elaborado con materiales no metabolizables, que origina una respuesta conveniente en el organismo receptor y está diseñado para devolver al huésped la falta de un órgano o parte, junto con su función específica. De esta definición es interesante destacar la idea de respuesta conveniente o aceptable por parte del huésped. Ha sido necesario pasar de un concepto pretérito, donde se decía que los materiales implantables eran inertes, a una idea actual en que es preferible admitir que todos los materiales implantados pueden desencadenar algún tipo de respuesta, aunque mínima. Según ello en la práctica se escogen aquellos que comportan reacciones convenientes, muy leves o, al menos, no perjudiciales para los tejidos o la totalidad del organismo receptor. En odontoestomatología hay dos tipos de implantes: los dentarios, destinados a reponer la pérdida de dientes, y los no dentarios (osteosíntesis, remodelaciones, rellenos, regeneración ósea, etc.) ( Donado M, 1990) 35

36 Los primeros son los implantes dentarios que comprenden la inserción de un diente en un alvéolo neoformado, del mismo individuo o de otro distinto, o bien los implantes dentales aloplásticos como elementos extraños al organismo. Estos implantes dentarios tienen la peculiaridad de comunicar el organismo con el exterior, lo que crea una solución de continuidad y obliga a un mecanismo de sellado y cierre adecuados, y de ser a la vez transmisores de diferentes fuerzas y tensiones al hueso (Opcit) Biocompatibilidad de los materiales La idea más generalmente extendida es que en la respuesta biológica de un material influyen, únicamente, factores vinculados a su naturaleza y estructura química. Esto es evidente pero es preciso, además, admitir ortos factores, entre los que hay que destacar sus características meramente físicas tales como morfología, rugosidad superficial, etc. A lo anterior hay que añadir, por otro lado, factores vinculados al huésped y factores vinculados a la técnica de colocación Factores vinculados a la propia naturaleza y constitución del material A. Composición química y estructura La naturaleza química de los materiales va a condicionar que no provoque la misma respuesta biológica un metal puro, dentro del mismo grupo de la tabla periódica, con alto peso atómico, que otro con bajo peso 36

37 atómico, o una aleación que pasive fácilmente que otra que no lo haga o un polímero con muchos radicales hidrofílicos, que un cerámico, etc B. Características físicas La morfología puede llegar a ser decisiva. Se sabe desde antiguo que un mismo material implantado en el tejido celular subcutáneo de un animal, en forma de un disco, puede inducir un tipo de respuesta tisular y si se implanta en forma de un anillo, o en forma de partículas finas, etc., puede provocar otros tipos de reacciones tanto en el sentido puramente inflamatorio como oncológico. Un tubo de un determinado material relleno con algo que lo convierta en rígido puede desencadenar respuestas biológicas diferentes que otro tubo del mismo material y dimensiones pero relleno con algo que le confiera una consistencia flexible C. Estado de la superficie Otro aspecto meramente físico, que puede ser contemplado aparte, es el de las características de las superficies de los materiales, tanto en lo que se refiere a tersura y rugosidad, como en lo que se refiere a energía superficial. El tamaño de los poros y rugosidades puede ser determinante para que aparezca tejido conjuntivo o tejido óseo, en el caso de la oseointegración. Hay materiales con baja energía superficial ( genuinamente hidrófobos como la silicona), con energía superficial media (cerámicas y ciertos metales) y con alta energía 37

38 superficial; la interacción con el medio biológico, lógicamente, puede ser muy distinta entre todos ellos Factores vinculados al huésped Entre los relacionados con el paciente hay que recordar: factores generales tales como edad, situación clínica general (eventual patología intercurrente), estado psicológico, etc. ;así como factores locales tales como estado de los tejidos (especialmente óseo y periodontal), localización anatómica (relaciones topográficas), etc Factores vinculados con la técnica de colocación Habrá que prestar especial atención a las maniobras instrumentales (fresado del hueso, refrigeración), presencia de contaminantes (bacterianos, químicos, de origen galvánico, etc.), cantidad de elementos colocados, momento e intensidad de las cargas funcionales, diseño de las supraestructuras, etc. 38

39 9.3. Respuestas biológicas ante la implantación de materiales Conceptos de osteoinducción, osteoconducción y osteointegración La reparación ósea es un fenómeno conocido por el hombre desde las más remota antigüedad y ha sido uno de los primeros científicamente estudiados y mejor conocidos. Pero la llegada de materiales artificiales ha dado origen, a su vez, modernos y diferentes enfoques al fenómeno de la osteogénesis y regeneración ósea Osteoinducción La implantación de hueso desmineralizado puede provocar o estimular (inducir) la neoformación de huso en diferentes localizaciones. Pero también se sabe que hay sustancias tales como hidróxido de calcio, hidróxido de magnesio, sulfato de calcio, etc., que implantadas en el tejido celular subcutáneo de animales de experimentación, pueden desarrollar (inducir) la aparición de tejido duro calcificado, no celular, lamelar y amorfo. En otras palabras, una localización, anatómica, en la que normalmente no hay hueso, conserva la capacidad de producir formas de calcificación diastrófica a partir de ciertos estímulos. 39

40 Osteoconducción Así como el concepto de osteoinducción lleva implícita la idea de un agente estimulante y directivo, en el concepto de osteoconducción es preciso más bien, hablar de un hecho pasivo osteogénico en el que un agente actúa como soporte o guía del proceso repartitivo. Un ejemplo en el campo dental, lo ofrecen las técnicas de regeneración tisular guiada. Por una parte, se conoce que en la región periodontal existen células progenitoras capaces de diferenciarse en cementoblastos, osteoblastos y estructuras neoligamentarias. Por otra parte se sabe que el tejido epitelial del recubrimiento gingival es muy vivaz y tiende a proliferar rápidamente para cubrir cualquier defecto. Cuando ciertas técnicas quirúrgicas periodontales buscan la regeneración tisular, el tejido epitelial puede interferir con un correcto desarrollo de otros elementos de la región periodontal. Debido a ello han surgido técnicas de barrera merced a las que se introducen diferentes materiales capaces de limitar o guiar dicho crecimiento del tejido de revestimiento. Para estas técnicas pueden utilizarse materiales no absorbibles (primera generación) y absorbibles (segunda generación). Entre los primeros citar la celulosa y el PTFEe (politetrafluoretileno extendido); ambos precisan una segunda intervención para ser retirados. Entre los absorbibles: el colágeno, los ácidos poliglicólico y poliláctico (y coopolímeros de ellos); polihidroxibutirato. 40

41 Osteointegración La osteointegración viene siendo definida desde Branemark como una conexión directa estructural y funcional entre el hueso vivo, ordenado, y la superficie de un implante sometido a carga funcional. La osteointegración es considerada también por muchos autores como una anquilosis. Pero debe ser claramente diferenciada del concepto de fibrointegración que se refiere a la presencia de tejido conjuntivo fibroso rodeando al implante. En el sentir de algunos autores la presencia de tejido fibroso alrededor de un implante dentario, podría desempeñar la función de pseudoligamento periodontal y amortiguar las diferentes cargas. Estas ideas están en contraposición con la definición de osteointegración, expresada anteriormente, la cual indica que el hueso se halla en inmediata contiguidad con el material artificial. Tan es así que hay diferentes factores que se consideran inapropiados para conseguir una buena oseointegración. Entre ellos pueden citarse: material inadecuado, presencia de contaminantes (de la más variada naturaleza) en su superficie, cirugía traumática (fresado muy enérgico, exceso de calor, etc.), movilidad precoz, sobrecarga funcional, etc. La actuación de alguno o algunos de estos factores pueden desencadenar la presencia de tejido conjuntivo fibroso, con lo que la oseointegración fracasaría. Los estudios que más amplia difusión han tenido para perfilar el concepto de oseointegración han sido con el titanio. Es necesario aclarar que hay otros materiales con los que es posible hablar de oseointegración tales como algunas aleaciones de titanio, el acero, las aleaciones de cromo cobalto, la 41

42 hidroxiapatita, algunos cerámicos, el niobio, el tantalio, etc.; cosa diferente es que tengan o no otros inconvenientes (por ejemplo el acero y las aleaciones Co-Cr pueden presentar fenómenos de corrosión, el tantalio ofrece menos propiedades mecánicas, etc.) Materiales metálicos Los metales presentan una gran variabilidad en sus respuestas en el seno de los tejidos biológicos. Unos son intensamente citotóxicos, mientras que otros son bien tolerados. Todo ello está en función de múltiples circunstancias tales como posición en la tabla periódica, peso atómico menor dentro del mismo grupo, tendencia a la ionización, tendencia a la corrosión, etc. Así en un grupo de la tabla periódica están metales tan diferentes como el oro y el cobre; el oro no es citotóxico (peso atómico 196,9) mientras que el cobre es citotóxico (peso atómico 63). En otro grupo se encuentran con peso atómico alto el platino (p.a. 195) y el paladio(p.a. 106), de comportamiento noble, y con peso atómico bajo el hierro (p.a. 55,8), el cobalto (p.a. 58,9) y el níquel (p.a. 58,7), citotóxicos. En otro grupo están el tantalio con peso atómico alto (180,9), con muy buen comportamiento biológico, y con peso atómico más bajo como el arsénico (74,9) o el antimonio (121,7). Son metales muy estables el titanio, el tantalio, el niobio, el circonio, etc. Por el contrario presentan una gran tendencia a la corrosión, sobre todo si desciende el ph, el cromo, el indio, el aluminio, etc. 42

43 Es necesario señalar que no es lo mismo el comportamiento de un metal puro que formando parte de una aleación Titanio La aplicación del titanio que ha causado más impacto en el campo odontológico ha sido su utilización como implante dentario El titanio es el biomaterial actualmente más empleado en Implantología bucal, bien en forma de titanio puro (Titanio 98.8%) como en forma de aleación (titanio con 6% de Aluminio y 4% de Vanadio), bien solo o con algún recubrimiento (Donley TG, Gillete WR, 1991). El titanio es el metal conocido que posee la más alta elasticidad química y ausencia de reacción tisular de rechazo tanto del hueso como de los tejidos blandos. Tiene una gran afinidad por el oxigeno dado su carácter negativo, y en presencia de aire, agua u otros electrolitos se oxida formando una capa de óxido de 100 a 200 Amstrong de espesor. Estos óxidos superficiales protegen al material y son insolubles, por lo que lo convierten en inerte frente al hueso. Además pueden reaccionar favorablemente con los mucopolisacáridos, las glucoproteínas, los osteoblastos y otros elementos intersticiales permitiendo que ocurra una adaptación adecuada entre el implante y el hueso (Opcit). 43

44 Estudios realizados tanto en animales como en seres humanos han demostrado la existencia de uniones en forma de hemidemosomas entre las células del epitelio oral y la superficie del titanio. También se ha verificado con microscopía de barrido la existencia de unión intima entre el titanio y el hueso sin la formación de un nexo de tejido conjuntivo fibroso (Opcit). Figura 5. Muestra de un implante de titanio. En las microfotografías se puede observar una zona de interfase entre la superficie del implante de titanio y el hueso circundante. Fuente: Antonio Bascones. Tratado de Odontología. Tomo IV. Tercera edición. Madrid, Pp Los implantes de titanio pueden ser chorreados o bañados por gotas de titanio fundido denominado plasma de titanio. La incorporación de esta capa confiere una mayor rugosidad y porosidad, aumentando la superficie de contacto entre el implante y su lecho óseo. La superficie rugosa aumenta la superficie a osteointegrar y la resistencia a las fuerzas de cizallamiento, aunque de otro lado aumenta la corrosión del titanio (Opcit). 44

45 Por lo que respecta a los tejidos de revestimiento se ha demostrado, tanto in vitro como in vivo, la existencia de una verdadera unión entre la superficie pasiva del titanio y el tejido epitelial de revestimiento mucoso. Dicha unión parece producirse merced a una glicoproteína similar a la que es posible observar entre el epitelio y la superficie natural del diente. (Donley TG, Gillete WR, 1991). Otros estudios han demostrado que las células epiteliales se unen a la superficie del titanio por medio de una lámina basal y hemidemosomas de manera idéntica a la que se establece con la superficie del diente natural. (Kawahara H, 1983). En trumatología bucal y maxilofacial, así como en cirugía ortognática y en cirugía ósea reconstructora, el titanio se ha difundido ampliamente, en forma de diversas miniplacas, microplacas, mallas, tiras, etc. así como sus respectivos tornillos, fresas y demás instrumental específico, para diversas técnicas de osteosíntesis, con muy buenos resultados. (Craig RG, 1989) Aleaciones Cromo-Cobalto Muchos metales puros presentan el fenómeno de la pasivación (titanio, cromo, etc.) Gracias a este mecanismo se forma sobre la superficie del metal una fina película de oxido, que resulta protectora para el propio metal frente a posteriores ataques. El cromo, cuando está presente en las aleaciones en cantidades suficientes, es capaz de conferir a las mismas su característica de pasivarlas. Con aleaciones de cobalto-cromo se han realizado en cirugía bucal 45