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Bibliographic Metadata

Title
Vergleichende Knochentemperaturmessungen während der Implantatbettpräparation bei der Verwendung von Metall- bzw. Keramikbohrern / eingereicht von Dino Tur
AuthorTur, Dino
Thesis advisorStrbac, Georg
Published2017
Description152 Blatt : Illustrationen, Diagramme
Institutional NoteMedizinische Universität Wien, Diplomarbeit, 2017
Date of SubmissionOctober 2017
LanguageGerman
Document typeThesis (Diplom)
Keywords (DE)Knochenpräparation / Kühlung / dentale Implantate / Temperaturentstehung / Implantatbohrer / Implantatbettpräparation / thermale Osteonekrose / Metallbohrer / Keramikbohrer
Keywords (EN)bone drilling / irrigation / dental implants / heat generation / implant drills / implant preparation / thermal osteonecrosis / stainless steel burs / zirconium oxide burs
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-11909 Persistent Identifier (URN)
Restriction-Information
 The work is publicly available
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Vergleichende Knochentemperaturmessungen während der Implantatbettpräparation bei der Verwendung von Metall- bzw. Keramikbohrern [9.64 mb]
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Abstract (German)

Einleitung: Bei der Knochenpräparation des Implantatbettes sind eine minimierte Temperaturentstehung und das Ausmaß des Hartgewebstraumas wesentliche Faktoren für eine erfolgreiche Osseointegration dentaler Implantate. Es können neben gängigen Metallbohrern heutzutage auch Keramikbohrer für die Knochenpräparation verwendet werden.

Zielsetzung: Um die klinische Zuverlässigkeit von Implantaten verbessern zu können, ist es notwendig, Ursachen für Misserfolge, wie eine zu hohe Temperatureinwirkung bei der Präparation, zu untersuchen und zu eliminieren. Es liegen noch keine ausreichenden Daten hinsichtlich thermischer Veränderungen im Knochen anhand eines standardisierten

Knochenmodells bei der Verwendung verschiedener Bohrermaterialien mit

unterschiedlichen Kühlmethoden vor. Die Hypothese besagt, dass bei der Verwendung von Keramikbohrern im Vergleich zu Metallbohrern signifikant niedrigere Temperaturen im Knochen gemessen werden können.

Material und Methoden: Anhand des künstlichen Knochenmodells (BoneSimTM) wurden Temperaturveränderungen mithilfe zweier thermosensitiver Sonden bei der Implantatbettpräparation mit vier Edelstahlbohrern (Fa. Straumann®) im Vergleich zu vier Zirkoniumoxidbohrern (Fa. Komet/Gebr. Brasseler®), mit jeweils unterschiedlichen Durchmessern (2,0 / 2,2, 2,8, 3,5 und 4,2 mm), in zwei Bohrungstiefen (10 bzw. 16 mm), mit zwei Kühlvarianten (keine bzw. externe Kühlung mit isotoner Kochsalzlösung) und jeweils zehn gleichen Wiederholungen bei Raumtemperatur (21 1C) in Echtzeit durchgeführt. Bei der statistischen Auswertung wurden Mittelwert Standardabweichung,

Median, Minimum und Maximum sowie absolute Häufigkeiten und Prozentsätze

beschrieben. Die Zeit der maximalen Temperaturdifferenz wurde auf Abweichung zum entsprechenden zeitlichen Referenzwert mittels Einstichproben-t-Tests geprüft. Unterschiede zwischen Keramik- und Metallbohrern wurden mittels linearem gemischten Regressionsmodell berechnet. Es erfolgte eine Prüfung der Wechselwirkungen zwischen

dem Bohrermaterial und den experimentellen Rahmenbedingungen durch

Wechselwirkungsanalysen, sowie Subgruppenvergleiche bei Vorliegen von

Wechselwirkungen.

Ergebnisse: Die maximalen Temperaturerhöhungen wurden bei allen Konstellationen ausschließlich in der Bohrerrückzugsphase (Withdrawing process) beobachtet (p < 0,0001). Beim Materialvergleich Metall vs. Keramik zeigten Metallbohrer signifikant niedrigere Temperaturen bei der 10-mm-Tiefensequenz der Durchmesser 2,0 / 2,2 mm ohne (p = 0,0017) sowie 2,0 / 2,2 mm (p < 0,0001) und 2,8 mm (p = 0,0015) mit externer Kühlung sowie bei der 16-mm-Tiefensequenz der Durchmesser 2,0 / 2,2 (p = 0,025), 2,8 (p = 0,0004) und 4,2 mm ohne (p < 0,0001) und 2,0 / 2,2 (p < 0,0001) und 2,8 mm (p < 0,0001) bei der Verwendung einer externen Kühlung. Die Keramikpilotbohrer im Durchmesser von 2,0 mm zeigten bei der 16-mm-Tiefensequenz Temperaturen jenseits des Schwellenwerts von 47C, unabhängig davon, ob eine externe Kühlung verwendet wurde oder nicht. Es konnte bestätigt werden, dass die maximalen Temperaturdifferenzen nicht an

der tiefsten Stelle im Bohrloch zu finden waren, sondern eher in Abhängigkeit vom Bohrermaterial, der Bohrungstiefe, dem Bohrerdurchmesser, dem Sondenabstand und der Kühlung in einem subkortikalen oder etwas tieferen Knochenbereich beobachtet werden konnten.

Konklusion: In dieser Untersuchung konnte gezeigt werden, dass die maximalen Temperaturdifferenzen bei allen Konstellationen im Zeitraum des Bohrerrückzugs zu finden waren. Die Tatsache, dass Metallbohrer (Durchmesser 2,2 und 2,8 mm) in einem standardisierten Knochenmodell bei beiden untersuchten Präparationstiefen mit und ohne der Verwendung einer externen Kühlung mit signifikant niedrigeren Temperaturen im Vergleich zu Keramikbohrern assoziiert waren, zeigt den unterschiedlichen Einfluss der

verschiedenen Bohrermaterialien und Bohrergeometrien auf die effektive

Temperaturentstehung bei einer Knochenpräparation. Die neuen Erkenntnisse dieser Studie könnten in der Zukunft bei der klinischen Vorgehensweise Modifikationen bei der chirurgischen Implantatbettpräparation und somit zu einer Reduktion von Temperaturen und folglich zur Schonung des periimplantären Knochens beitragen.

Abstract (English)

Introduction: A gentle surgical bone preparation technique with minimal temperature increase during osteotomies is an essential prerequisite for osseointegration of dental implants. At present, materials often used for implant drills are stainless steel and, lately, zirconium oxide.

Objectives: The aim of this study was to improve the outcome of dental implants by evaluating the temperature increase during implant osteotomies, a factor associated with dental implant failure. At the time this study was conducted, no other investigations of temperature changes in standardized bovine specimens with different implant drill materials

and various irrigation methods had been reported. This study was based on the working hypothesis that zirconium oxide burs would be associated with lower temperature increase as compared to stainless steel burs.

Material and Methods: Temperature changes during automated intermittent osteotomies (10 / 16 mm drilling depth, ten repetitions per constellation) using stainless steel (Co. Straumann®) and zirconium-oxide-based (Co. Komet/Gebr. Brasseler®) drills with various diameters (2.0 / 2.2, 2.8, 3.5 and 4.2 mm) and different cooling methods (without / with external saline irrigation) in standardized bone specimens (BoneSimTM) were recorded by

two custom-made thermoprobes in real time at room temperature (21 1C). For statistical analysis, data were tabulated with mean standard deviation, median, minimum, maximum, absolute frequency of occurrence and percentage rates. The time with the highest temperature changes was compared to a reference value of time by one sample t-test. For comparison of stainless steel and zirconium-oxide-based drills, a linear mixed model was estimated. An interaction analysis of the drill materials and the experimental setup was conducted and, if interactions were present, subgroup comparisons were performed.

Results: The highest temperature increase during osteotomies for all constellations was registered during the process of withdrawal (p < 0.0001). When comparing stainless steel and zirconium oxide drills, significantly lower temperatures could be detected with steelbased burs during 10 mm drilling osteotomies using drill diameters of 2.0 / 2.2 mm

(p = 0.0017) without cooling, as well as 2.0 / 2.2 mm (p < 0.0001) and 2.8 mm (p = 0.0015) with external cooling; during 16 mm drilling osteotomies using drill diameters of 2.0 / 2.2 mm (p = 0.025), 2.8 mm (p = 0.0004) and 4.2 mm (p < 0.0001) without cooling as well as 2.0 / 2.2 mm (p < 0.0001) and 2.8 mm (p < 0.0001) with external cooling. With a 16 mm drilling depth it could be demonstrated that temperatures above the threshold of 47C were obtained using zirconium oxide pilot drills (2.0 mm), regardless of whether irrigation was employed or not. The results of this study confirm that the highest temperature changes were not found at the deepest point of the preparation site but were observed at subcortical and deeper bone layers, depending on drill material, drilling depth, drill diameter, sensor distance and cooling method.

Conclusion: This study could demonstrate that the highest temperature changes for all constellations invariably occurred during the process of withdrawal. Significantly lower temperatures were recorded while drilling in standardized bone specimens using stainless steel burs (drill diameters 2.2 and 2.8 mm) versus zirconium oxide burs, regardless of drilling depth and cooling method, demonstrating the impact of different drill materials and drill geometry on the temperature increase during surgical preparation. The new findings of this study may contribute towards modification of surgical implant procedures and hence help to reduce bone temperatures and preserve peri-implant bone.

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