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| IMC Wiki | Geführte Knochenregeneration (Guided Bone Regeneration)

Geführte Knochenregeneration (Guided Bone Regeneration)

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Prinzip der GBR (gesteuerte Knochenregeneration) und GTR (gesteuerte Geweberegeneration)

Membranen dienen der sog. GTR und GBR.
Die mechanische Barriere zwischen Knochendefekt und Weichgewebe verhindert das Einsprossen der schneller proliferierenden Zellen der bedeckenden Mukosa, indem ein existierender Knochendefekt oder künstlich geschaffener Hohlraum mit einer Membran abgedeckt wird; dieser ermöglicht die Besiedelung des Hohlraumes mit knochenbildenden Zellen.
Im Rahmen der zahnärztlichen Implantologie kommt die GBR-Technik als einzeitige oder zweizeitige lagerverbessernde, augmentative Maßnahme zum Einsatz (laterale Augmentation).
Wie im Bereich der Parodontologie gilt allerdings, daß drei- und zweiwandige Defekte (die Anzahl der verbleibenden ortsständigen Knochenwände beträgt drei bzw. zwei) relativ sicher zu therapieren sind. Zum Auffüllen bietet sich autologer Knochen an, der bei den Bohrvorgängen oder aus der Umgebung gewonnen wird.
Größere und einwandige Defekte und vor allem vertikale Substanzdefizite sind mittels GBR kaum zu therapieren.

Einzeitiges Vorgehen
mit gleichzeitiger Implantation

Zweizeitiges Vorgehen
Implantation als Zweiteingriff

Das Prinzip der GBR wurde zuerst von Dahlin et al. 1988 an Ratten untersucht.
Das selektive Einwachsen von knochenbildenden Zellen in einen Knochendefekt konnte - auch nach einer Studie von Kostopoulos und Karring (1994) - verbessert werden, wenn das umgebende Gewebe mit einer Membran ferngehalten wird.
Die Knochenregeration an freiliegenden Implantatwindungen durch Verwendung der GBR ist möglich (Dahlin et al. 1991).
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Unterschiedliche Regenerationszeiten der Gewebe bei der Defektheilung

Bindegewebe- und Epithelzellen konkurrieren in der Defektheilung mit knochenbildenden Zellen.
Die Ossifikation durch die langsamer proliferierenden knochenbildenden Zellen wird durch die rasch proliferierenden Bindegewebszellen verhindert.

Verschiedene Arten von Membranen

Begriffsbestimmungen

Der Begriff Membran beinhaltet, daß trotz Trennung zweier Kompartimente voneinander ein beidseitiger oder einseitiger Stoffaustausch noch immer möglich ist (Diffusion von Nährstoffen - im wesentlichen von Sauerstoff).
Ist eine solche Permeabilität nicht gegeben, ist die Bezeichnung Folie zutreffender.

Die Begriffe Resorptionsfähigkeit und Degradationsfähigkeit von Membranen werden häufig in gleicher Weise gebraucht, was nicht ganz zutreffend ist.
Unter Resorption wird die zelluläre Wiederaufnahme einer Substanz bezeichnet.
Unter Degradation wird die extrazelluläre enzymatische Spaltung beispielsweise von Kollagenmembranen verstanden.

Anforderungen an eine Membran
  1. Biokompatibilität

    Immunologische Reaktionen müssen durch entsprechende industrielle Aufbereitung der Membran ausgeschlossen werden. Hierzu zählen vor allem die Beseitigung oder Inaktivierung von Fremdeiweiß mit Sensibilisierungspotential und inflammatorischer Wirkung sowie die Erzielung vollkommener Sterilität des Materials. Auch moderne, hochreine Kollagenmembranen müssen unter dem Gesichtspunkt der Antigenität stets kritisch betrachtet werden, wenngleich deren klinischer Einsatz umfangreich getestet und erprobt ist.

  2. Barrierefunktion

    Die nicht erwünschten Gewebe sollen ferngehalten werden, aber die Nährstoffe müssen diffundieren können.
    Die Barrierefunktion einer Membran ist nur dann effektiv, wenn auch vom Rand her keine Weichgewebszellen einwandern können, es sind also auch eine gute Formbarkeit und ein entsprechende chirurgische Technik (Fixierung, Lappenhandling, Nahttechnik) erforderlich.

  3. Gewebeintegration/Bioadhäsion

    Das Gewebe soll in die Membran einwachsen, aber nicht durch sie hindurch. Das Einwachsen von gingivalem Bindegewebe in die poröse Außenfläche einer Membran führt idealerweise zur Ausbildung eines "Lappen-Membran-Komplexes", der ein Apikalwachstum von Epithelzellen effektiv verhindert.
    Das Ausmaß der Fremdkörperreaktion des umliegenden Gewebes auf die Membran ist von Bedeutung. Insbesondere abbaubare Membrane aus Polyestern führen nach anfänglicher enzymatischer Spaltung und letztendlichem Abbau im Zitronensäurezyklus zu einer lokalen Übersäuerung, die mit vermehrten Entzündungsreaktionen, mit Schwellungen, Nahtdehiszenzen und häufiger Exfoliation der Membranen einhergehen kann.

  4. Platzhalterfunktion/Formstabilität

    Die Membran muss den geschützten Raum absichern.
    Eine ausreichende Steifigkeit verhindert ein Kollabieren der Membran in den Knochendefekt unter dem Druck des Weichgewebes.

  5. Formbarkeit/Handhabung

    Die Membranen müssen in geeigneten Standardformen lieferbar sein. Nach der dreidimensionalen Fixierung der Membran dürfen keine scharfen und spitzen Kanten und keine faltigen Aufwerfungen resultieren.
    In diesem Punkt bieten die Kollagenmembranen Vorteile: nach Benetzung der Ränder mit Kochsalzlösung oder Eigenblut adaptieren sich Kollagenmembranen praktisch von selbst, sie sind bis zu einem gewissen Grad dehnbar und können somit direkt im Mund des Patienten an die entsprechende Morphologie angepaßt und auch nachträglich zurechtgeschnitten werden.
Biologisch nicht abbaubare Materialien
  • Folien aus Polytetrafluorethylen (PTFE, e-PTFE)
  • Titanmembranen und -folien
Biologisch abbaubare Materialien

natürliche Polymere
  • Kollagen
    • xenogen, durch Lyophilisierung und Autoklavierung desantigeniert (antigenisiert)
    • Degradation durch Proteasen und Kollagenasen
  • Albumin
  • Gelatine
  • Stärke
synthetische Polymere

  • Polyester
  • Polyaminosäuren
  • Polycarbonate
  • Polyanhydrite Unterscheidungskriterien resorbierbarer Membranen sind:
    • Degradationszeit
      Der Zeitpunkt der Degradation (Strukturauflösung) sollte erst erreicht werden, wenn die Reossifikation des Knochendefekts abgeschlossen ist. Ein Funktionszeitraum der Membran von ca. drei bis neun Monaten ist somit erforderlich.
    • Degradationsvoraussetzungen und
    • Bioakzeptanz der bei der Degradation auftretenden Abbauprodukte
    Der Vorteil der abbaubaren Membranen liegt zum einen in der Vermeidung eines Zweiteingriffs.
    Im Rahmen implantologischer Maßnahmen ist es wünschenswert, auf einen Zweiteingriff, der zur Entfernung nicht-resorbierbarer Membranen notwendig ist, zu verzichten. Die in der Regel sehr grazilen parodontalen und periimplantären Gewebestrukturen sollen so weit wie möglich geschont werden. Jede erneute Aufklappung führt zur Traumatisierung und beinhaltet Gefahren für das Therapieergebnis.
    Das von Befürwortern nicht resorbierbarer Membranen häufig vorgebrachte Argument, daß zur Freilegung subgingival eingeheilter enossaler Implantate ohnehin eine erneute Aufklappung nötig sei, kann nur sehr begrenzt gelten. Schließlich konzentriert sich die Freilegungsoperation auf den maximalen Erhalt beziehungsweise die Rekonstruktion graziler, periimplantärer Weichgewebestrukturen unter ästhetischen und funktionellen Gesichtspunkten.

    Ein anderer Vorteil abbaubarer Membranen ist das Vorgehen bei vorzeitiger Exposition der Membran (s. Komplikationen).

    Ein Nachteil nativen Kollagens ist jedoch dessen geringe Stabilität aufgrund einer raschen Biodegradation durch gewebespezifische Proteasen, Kollagenasen und Makrophagen.

    Mittlerweile werden zahlreiche Verfahren zur Quervernetzung mit dem Ziel eingesetzt, die Resorption kollagener Membranen zu verlängern. Die Resorption quervenetzter Membranen verläuft signifikant langsamer als die der nicht quervernetzten Membranen und die Resorptionsdauer steigt proportional mit zunehmendem Vernetzungsgrad an (Brunel et al. 1996).
    Aber die chemische Quervernetzung von bovinem Kollagen Typ I mit Glutaraldehyd führte unter in vitro Bedingungen zu einer signifikanten Abnahme der Biokompatibilität. Dagegen scheint natives Kollagen sowie die Vernetzung über Polysaccharide keinen negativen Einfluss auf Zellattachment und Proliferation zu haben (Rothamel et al. 2004).
  • Vorgehen/Therapie

    Eine erfolgreiche Regeneration des alveolaren Knochens basiert auf zwei Hauptprinzipien:
    1. Ausschluss des gingivalen Gewebes von dem Ort der Regeneration während des Prozesses der Knochenentwicklung
    2. Erhaltung eines weitgehend bakterienfreien geschlossenen Raumes unter der Membran
    Es sollte möglichst eine primäre Wundheilung erreicht werden.

    Vorgehen
    • ausreichend defektferne Inzision, der Nahtverschluss muss sicher auf einer knöchernen Unterlage liegen
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    • Säuberung der Knochenoberfläche von Weichgewebsresten
    • Perforation der Defektoberfläche
    • Einbringen des Auffüllmaterials, vorzugsweise autologer Knochen, der bei den Bohrvorgängen oder aus der Umgebung gewonnen wird
    • ggf. Setzen einer Stützschraube
    • Zuschneiden und Einbringen der Membran
      Die Membran muß eng am Knochen anliegen, um ein Einwachsen von Bindegewebszellen zu verhindern. Es empfiehlt sich, den Defekt 3-4 mm durch die Membran überlappend abzudecken.
    • Ggf. Fixierung der Membran mittels Schraube
      Zur Fixierung nicht resorbierbarer Membranen kommen Titannägel, zur Fixierung von resorbierbaren Membranen resorbierbare Nägel zum Einsatz.
    • Periostschlitzung und spannungsfreier speicheldichter primärer Wundverschluss
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    • Ossifikation des Defektes
    • Einheilungszeit: 6 Monate
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    Methodisch wird das einzeitige Verfahren mit gleichzeitiger Implantation von einem zweizeitigen Verfahren mit sekundärer Implantation unterschieden. Die Indikation richtet sich nach der Defektgröße und damit der Möglichkeit einer Primärstabilität der Implantate im ortsständigen Knochen.

    Einzeitige membrangeschützte Knochenregeneration

    Entscheidungskriterien:
    • Primärstabilität des Implantates
    • Implantation in prothetisch günstiger Position
    • Ausmaß des Knochendefekts, das einzeitige Vorgehen ist indiziert bei kleineren, zweiwandigen Defekten
    • Verwendung einer wissenschaftlich gut dokumentierten Membran
    • Primäre Weichteilheilung
    Die Membran zur Regeneration des periimplantären Knochendefektes wird gleichzeitig mit dem Implantat eingebracht.
    Die Technik kann in den Fällen eingesetzt werden, in denen die Restbreite des Alveolarkammes die Insertion eines ausreichend dimensionierten, primär stabilen Implantates in korrekter Position zuläßt. Sie ist für marginale Knochendehiszenzen und für Fenestrationen geeignet. Die Membran sollte grundsätzlich mit autologen Knochenspänen unterlegt werden, da diese aufgrund ihrer hohen osteogenetischen Potenz, fehlender Immunreaktion und dem Ausschluss von Übertragungen von Fremdinfektionen am geeignesten sind.

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    Zweizeitige membrangeschützte Knochenregeneration

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    • indiziert bei einwandigen Defekten
    • nach der Knochenneubildung erfolgt die Implantation

    Grundsätzliches zum Einsatz von Membranen im Rahmen von Augmentationen

    Es besteht eine schwache Evidenz darüber, dass im Rahmen von Augmentationen eine Membran besser sein kann als die Sicherung des platzierten Knochens durch eine reine Weichgewebsabdeckung, um Knochenwachstum um ein Implantat zu ermöglichen. Ebenso besteht eine schwache Evidenz darüber, daß eine resorbierbare Membran über einem Knochentransplantat eine Heilung mit weniger Infektion als eine nicht-resorbierbare Membran erlaubt (Coulthard et al. 2003).

    Komplikationen

    Kritisch diskutiert werden muss bei der Methode der GBR die nicht immer ausreichende Knochenregeneration und die zum Teil hohe Misserfolgsrate aufgrund auftretender Dehiszenzen mit Exposition und vorzeitigem Verlust der Membran.

    Eine Membranexposition in der Heilungsphase nach regenerativen Maßnahmen (gesteuerte Geweberegeneration: GTR; gesteuerte Knochenregeneration: GBR) wird als Komplikation angesehen. Die Exposition der Membran hat bei parodontalchirurgischen Eingriffen (GTR) nur eine geringe klinisch nicht relevante Minderung des Therapieergebnisses zur Folge, während bei Maßnahmen zur Knochenaugmentation (GBR) eine Membranexposition in einer deutlich reduzierten knöchernen Auffüllung resultiert (Machtei 2001).

    Einmal exponiert, sollten nicht resorbierbare Membranen aufgrund der bakteriellen Besiedlung und der nachfolgenden Infektion entfernt werden (Nowzari und Slots 1995).
    Bei der Verwendung von Kollagenmembranen führt eine Dehiszenz gewöhnlich nicht zur Infektion des Knochens. Jedoch kommt es zu einer vorzeitigen Degradation der Kollagenstruktur durch bakterielle Kollagenasen im exponierten Bereich und führt zu einer verkürzten Barrierenfunktion mit verringerter Knochenauffüllung (Zitzmann et al. 1997).
    Die Degradation der Kollagenmembran soll sich reduzieren, indem deren strukturelle Beschaffenheit durch sog. "cross linking" verbessert wird (Friedman et al. 2001).


    Quellen

    • Brunel G, Piantoni P, Elharar F, Benque E, Marin P, Zahedi S (1996)   Regeneration of rat calvarial defects using a bioabsorbable membrane technique: influence of collagen cross-linking   J Periodontol 67:1342-8
    • Coulthard P, Esposito M, Jokstad A, Worthington HV (2003)   Interventions for replacing missing teeth: bone augmentation techniques for dental implant treatment.   Cochrane Database Syst Rev (3):CD003607
    • Dahlin C, Linde A, Gottlow J, Nyman S (1988)   Healing of bone defects by guided tissue regeneration   Plast Reconstr Surg 81:672-6
    • Dahlin C, Sennerby L, Lekholm U, Linde A, Nyman S (1989)   Generation of new bone around titanium implants using a membrane technique: an experimental study in rabbits   Int J Oral Maxillofac Implants 4:19-25
    • Dahlin C, Andersson L, Linde A (1991)   Bone augmentation at fenestrated implants by an osteopromotive membrane technique. A controlled clinical study.   Clin Oral Implants Res 2:159-65
    • Friedmann A, Strietzel FP, Maretzki B, Pitaru S, Bernimoulin JP (2001)   Observations on a new collagen barrier membrane in 16 consecutively treated patients. Clinical and histological findings.   J Periodontol 72:161
    • Kostopoulos L, Karring T (1994)   Guided bone regeneration in mandibular defects in rats using a bioresorbable polymer   Clin Oral Implants Res 5:66-74
    • Machtei EE (2001)   The effect of membrane exposure on the outcome of regenerative procedures in humans: a meta-analysis.   J Periodontol 72:512-6
    • Nowzari H, Slots J (1995)   Microbiologic and clinical study of polytetrafluoroethylene membranes for guided bone regeneration around implants.   Int J Oral Maxillofac Implants 10:67-73
    • Rothamel D, Schwarz F, Sculean A, Herten M, Scherbaum W, Becker J (2004)   Biocompatibility of various collagen membranes in cultures of human PDL fibroblasts and human osteoblast-like cells   Clin Oral Implants Res 15:443-9
    • Zitzmann NU, Naef R, Scharer P (1997)   Resorbable versus nonresorbable membranes in combination with Bio-Oss for guided bone regeneration.   Int J Oral Maxillofac Implants 12:844-52