Dental and Medical Problems

Dent Med Probl
Index Copernicus (ICV 2020) – 128.41
MEiN – 70 pts
CiteScore (2021) – 2.0
JCI – 0.5
Average rejection rate (2021) – 81.35%
ISSN 1644-387X (print)
ISSN 2300-9020 (online)
Periodicity – quarterly

Download PDF

Dental and Medical Problems

2014, vol. 51, nr 4, October-December, p. 448–457

Publication type: original article

Language: English

Creative Commons BY-NC-ND 3.0 Open Access

Can Torque Force During Dental Implant Placement Combined with Bone Mineral Density of Lumbar Spine Be Prediction Factors for Crestal Bone Structure Alterations?

Czy moment siły przy wprowadzaniu wszczepu zębowego w połączeniu z gęstością kości kręgosłupa lędźwiowego może być czynnikiem przewidywania zmian struktury brzegu kości wyrostka zębodołowego?

Marcin Kozakiewicz1,A,B,C,E, Piotr Hadrowicz1,B,C,D,F, Joanna M. Hadrowicz1,B,C,D,F, Adam Gesing2,A,C

1 Department of Maxillofacial Surgery, Medical University of Lodz, Łódź, Poland

2 Department of Oncological Endocrinology, Medical University of Lodz, Łódź, Poland

Abstract

Background. Torque force is the most common method of primary stability evaluation, but it is not sufficiently precise.
Objectives. The aim of this study was to evaluate the influence of dental implant insertion torque and bone mineral density of a lumbar spine on structure of the marginal bone in alveolar crest after functional loading.
Material and Methods. The examination included 107 patients in the age of 17–67 (45.53 ± 12.1). Dental intraoral X-rays were taken in standardized conditions: directly post implantation and control X-rays immediately post loading implants in following months: 3, 6, 9, 12, 18, 24. After implantation the manual wrench was used to measure torque force (T). The first four lumbar vertebrae (L1–L4) was the area of interest. BMD (g/cm2) was performed by a DXA machine. The next phase was to geometrically align all radiographs. Two regions of interest were marked in the bone image (ROI1: in implant neck region, ROI2: in periapical region). The textural entropy parameter was analyzed as a factor that responds to the formation of mature trabecular bone. Then, the relation between torque force, BMD and entropy of microarchitecture of bone image was studied. Next, ANOVA and an analysis of regression were used.
Results. There is no relation between the torque force and the structure of alveolar bone surrounding neck of the dental implants in every period of investigation (ANOVA p > 0.05). The marginal crestal bone structure is related to bone mineral density of first four Lumbar vertebrae i.e. in patients with higher L1–L4 BMD, entropy measured in intraoral radiographs lower (analysis of regression 00M: p < 0.05). Next, the process of osseointegration and bone remodeling after dental implant placement erase that relation (00M_load: p = 0.42; 03M_Load: p = 0.89; 06M_Load: p = 0.66; 09M_Load: p = 0.56; 12M_Load: p = 0.88). And finally, after 18 and 24 months of functional loading again nature of relation BMD to crestal bone around dental implant is expressed (18M_Load: p < 0.05; 24M_Load: p < 0.05).
Conclusion. The assessment of bone mineral density of lumbar vertebra could be useful parameter to achieve a dental implant success. Based on our survey the insertion torque force is not a sufficient prediction factor for dental implant success.

Streszczenie

Wprowadzenie. Moment siły wprowadzenia wszczepu jest najczęstszą metodą oceny stabilizacji pierwotnej, lecz okazał się niewystarczająco precyzyjny.
Cel pracy. Ocena wpływu momentu siły wprowadzenia wszczepu zębowego oraz gęstości mineralnej kości lędźwiowego odcinka kręgosłupa na strukturę brzegu kości wyrostka zębodołowego po czynnościowym obciążeniu wszczepu.
Materiał i metody. W badaniu uczestniczyło 107 pacjentów obu płci w wieku 17–67 (45,53 ± 12,1). Pacjentom wykonano wewnątrzustne standaryzowane zdjęcia zębowe: bezpośrednio po wszczepieniu, bezpośrednio po czynnościowym obciążeniu wszczepu oraz 3, 6, 9, 12, 18, 24 miesiące po czynnościowym obciążeniu wszczepu. Następnie z użyciem klucza dynamometrycznego zmierzono moment siły wprowadzenia wszczepu (T). Uzyskano wartości w zakresie 10–60 Ncm. Za densytometryczny, referencyjny obszar zainteresowania wybrano pierwsze cztery kręgi lędźwiowe (L1–L4). Gęstość mineralną kości – BMD (g/cm2) uzyskano dzięki badaniu dentystometrycznemu (DXA). Kolejnym etapem było geometryczne wyrównanie zdjęć wewnątrzustnych. Oznaczono dwa obszary zainteresowania na teksturze zdjęć wewnątrzustnych – ROI1: okolica szyjki wszczepu zębowego, ROI2: okolica przywierzchołkowa. Następnie obliczono entropię radiotekstury obrazu kostnego. Zbadano związek między momentem siły wprowadzenia wszczepu, gęstością mineralną kości lędźwiowego odcinka kręgosłupa a entropią mikroarchitektury kości wyrostka zębodołowego. Ocena statystyczna dotyczyła analizy wariancji i analizy regresji.
Wyniki. We wszystkich okresach badania nie wykazano statystycznie znamiennego związku pomiędzy momentem siły wprowadzenia wszczepu zębowego a strukturą kości wyrostka zębodołowego otaczającej szyjkę wszczepu (ANOVA p > 0,05). Struktura brzegu kości wyrostka zębodołowego jest powiązana z gęstością mineralną pierwszych czterech kręgów lędźwiowych – dla pacjentów z większymi wartościami L1–L4 BMD entropia mierzona na zdjęciach wewnątrzustnych jest mniejsza (analiza regresji 00M: p < 0,05). Następnie ten związek zanika wskutek procesu osteointegracji oraz remodelingu kości po obciążeniu wszczepu zębowego (00M_load: p = 0,42; 03M_Load: p = 0,89; 06M_Load: p = 0,66; 09M_Load: p = 0,56; 12M_Load: p = 0,88). Ostatecznie po 18 i 24 miesiącach od czynnościowego obciążenia wszczepu związek między BMD a strukturą brzegu kości wyrostka zębodołowego wokół wszczepu zębowego pojawia się ponownie (18M_Load: p < 0,05; 24M_Load: p < 0,05).
Wnioski. Ocena gęstości mineralnej lędźwiowego odcinka kręgosłupa może być użytecznym wskaźnikiem do osiągnięcia sukcesu implantologicznego. Na podstawie uzyskanych wyników badań stwierdzono, iż moment siły wprowadzenia wszczepu zębowego jako pojedynczy czynnik jest niewystarczającym narzędziem prognostycznym powodzenia leczenia implantologicznego.

Key words

dental implants, bone mineral density, torque force, entropy

Słowa kluczowe

wszczepy zębowe, entropia, moment siły wprowadzania wszczepu, gęstość mineralna kości kręgosłupa

References (39)

  1. Brånemark P-I., Breine U., Adell R., Hansson B.O.: Osseointegrated implants in the treatment of the edentulous jaw: Experience from a 10-year period. Scand. J. Plast. Reconstr. Surg. Hand. Surg. 1977, 11 (suppl 16), 1–132.
  2. Trisi P., Berardi D., Paolantonio M., Spoto G., D’Addona A., Perfetti G.: Primary stability, insertion torque, and bone density of conical implants with internal hexagon: is there a relationship? J. Craniofac. Surg. 2013, 24, 841–844.
  3. Maciejewska I., Nowakowska J., Bereznowski Z.: Osteointegration of titanium dental implants: phases of bone healing. A review article. Protet. Stomatol. 2006, 56, 214–219 [in Polish].
  4. Taylor D., Hazenberg J.G., Lee T.C.: The cellular transducer in damage-stimulated bone remodeling. A theoretical investigation using fracture mechanics. J. Theor. Biol. 2003, 225, 65–75.
  5. Gładkowski J., Łomżyński Ł., Okoński P., Bączkowski B., Mierzwińska-Nastalska E.: Dental implants stability assessment methods. Implantoprotet. 2008 9, 16–19 [in Polish].
  6. Kołaciński M., Kozakiewicz M., Materka A.: Textural entropy as a potential feature for quantitative assessment of jaw bone healing process. Arch. Med. Sci. 2013, 24, 109–1115.
  7. Lioubavina-Hack N., Lang N.P., Karring T.: Significance of primary stability for osseointegration of dental implants. Clin. Oral Implants. Res. 2006, 17, 244–250.
  8. Khayat P.G., Arnal H.M., Tourbah B.I., Sennerby L.: Clinical outcome of dental implants placed with high insertion torques (Up to 176 N/cm). Clin. Implant. Dent. Relat. Res. 2013, 15, 227–233.
  9. Beer A., Gahleitner A., Holm A., Tschabitscher M., Homolka P.: Correlation of insertion torques with bone mineral density from dental quantitative CT in the mandible. Clin. Oral Implants. Res. 2003, 14, 616–620.
  10. Martinez H., Davarpanah M., Missika P., Celletti R., Lazzara R.: Optimal implant stabilization in low density bone. Clin. Oral Implants Res. 2001, 12, 423–432.
  11. Meredith N.: Assessment of implant stability as a prognostic determinant. Int. J. Prosthodont. 1998, 11, 491–501.
  12. Devlin H., Horner K.: Mandibular radiomorphometric indices in the diagnosis of reduced skeletal bone mineral density. Osteoporos. Int. 2002, 13, 373–378.
  13. Miliuniene E., Alekna V., Peciuliena V., Tamulaitiene M., Maneliene R.: Relationship between mandibular cortical bone height and bone mineral density of lumbar spine. Stomatologija 2008, 10, 72–75.
  14. Martins M.G., Whaites E.J., Ambrosano G.M., Haiter Neto F.: What happens if you delay scaning Digora phosphor storage plates (PSPs) for up to 4 hours? Dentomaxillofac. Radiol. 2006, 35, 143–146.
  15. Kozakiewicz M., Wilamski M.: Standarization technique of intraoral X-ray pictures. Czas Stomatol. 1999, 52, 673–677 [in Polish].
  16. Kozakiewicz M., Bogusiak K., Hanclik M., Denkowski M., Arkuszewski P.: Noise in subtraction images made from pairs of intra oral radiographs: a comparison between four methods of geometric alignment. Dentomaxillofac. Radiol. 2008, 37, 40–47.
  17. Calandriello R., Tomatis M., Rangert B.: Immediate functional loading of Brånemark system implants with enhanced initial stability: a prospective 1- to 2-year clinical and radiographic study. Clin. Implant Dent. Relat. Res. 2003, 13, 10–20.
  18. Grandi T., Garuti G., Guazzi P., Sapio U., Forabosco A.: A longitudinal, multicenter study on the relationship between insertion torque and peri-implant bone resorption. J. Clin. Pract. Oral Implantol. 2010, 1, 33–40.
  19. S zmukler-Moncler S., Salama S., Reingewirtz Y., Dubruille J.H.: Timing of loading and effect of micromotion on bone implant interface: a review of experimental literature. J. Biomed. Mat. Res. 1998, 43, 192–203.
  20. S zmukler-Moncler S., Piatelli A., Favero G.A., Dubruille J.H.: Considerations preliminary to the application of early and immediate loading protocols in dental implantology. Clin. Oral Implants Res. 2000, 11, 12–25.
  21. Mohajery M., Brooks S.L.: Oral radiographs in the detection of early sighs of osteoporosis. Oral Surg. Oral Med. Oral Pathol. 1992, 73, 112–117.
  22. Nkenke E., Hahn M., Weinzierl K., Radespiel-Tröger M., Neukam F.W., Engelke K.: Dental implant stability and histomorphometry: a correlation study in human cadavers. Clin. Oral Implants Res. 2003, 14, 601–609.
  23. Rabel A., Köhler S.G., Schmidt-Westhausen A.M.: Clinical study on the primary stability of two dental implant systems with resonance frequency analysis. Clin. Oral Investig. 2007, 11, 257–265.
  24. Meltzer A., Baumgarten H., Testori T., Trisi P.: Pressure necrosis and osseointegration. Clin. Res. 2009, Biomet 3i.
  25. Trisi P.: Immediate or late reconstructions in partially edentulous patients: Effect regarding hard tissue aspects. 15TH Annual Scientific Meeting of the European Association of Osseointegration, Kongresshaus Zurich, Zurich, Switzerland, 2006.
  26. Trisi P., Todisco M., Consolo U., Travaglini D.: High versus low implant insertion torque: a histologic, histomorphometric, and biomechanical study in the sheep mandible. Int. J. Oral Maxillofac. Implants 2011, 26, 837–849.
  27. Friberg B., Sennerby L., Meredith N., Lekholm U.: A comparison between cutting torque and resonance frequency measurements of maxillary implants. A 20-months clinical study. Int. J. Oral Maxillofac. Surg. 1999, 28, 97–103.
  28. Winwood K., Zioupos P., Currey J.D., Cotton J.R., Taylor M.: The importance of elastic and plastic components of strain in tensile and compressive fatigue of human cortical bone in relation to orthopedic biomechanics. J. Musculoskelet Neuronal Interact. 2006, 6, 134–141.
  29. Nikellis I., Levi A., Nicolopoulos C.: Immediate loading of 190 endosseous dental implants: a prospective observational study of 40 patients treatments with up to 2-years data. Int. J. Oral Maxillofac. Implants 2004, 19, 116–123.
  30. Hui E., Chow J., Li D., Liu J.,Wat P., Law H.: Immediate provisional single-tooth implant replacement with Brånemark system: preliminary report. Clin. Implant Dent. Relat. Res. 2001, 3, 79–86.
  31. Ottoni J.M., Oliveira Z.F., Mansini R., Cabral A.M.: Correlation between placement torque and survival of single-tooth implants. Int. J. Oral Maxillofac. Implants 2005, 20, 769–776.
  32. Neugebauer J., Traini T., Thams U., Piatelli A., Zöller J.E.: Peri-implant bone organization under immediate loading state. Circularly polarized light analyses: a minipig study. J. Periodontol. 2006, 77, 152–160.
  33. O’Sullivan D., Sennerby L., Meredith N.: Measurements comparing the initial stability of five designs of dental implants: a human cadaver study. Clin. Implant Dent. Relat. Res. 2000, 2, 85–92.
  34. Friberg B., Sennerby L., Gröndahl K., Bergström C., Bäck T., Lekholm U.: On cutting torque measurements during implant placement: a 3 years clinical prospective study. Clin. Implant Dent. Relat. Res. 1999, 1, 75–83.
  35. Alsaadi G., Quirynen M., Michiels K., Jacobs R., Van Steenberghe D.: A biomechanical assessment of the relation between the oral implant stability at insertion and subjective bone quality assessment. J. Clin. Periodontol. 2007, 34, 359–366.
  36. Turkyilmaz I., Tumer C., Ozbek E.N., Tözüm T.F.: Relations between the bone density values from computerized tomography, and implant stability parameters: a clinical study of 230 regular platform implants. J. Clin. Periodontol. 2007, 34, 716–722.
  37. Li N., Jing H., Li J., Zhou F., Bu L., Yang X.: Study of mandible bone mineral density of Chinese adults by dualenergy X-ray absorptiometry. Int. J. Oral Maxillofac. Surg. 2011, 40, 1275–1279.
  38. Bollen A.M., Taguchi A., Hujoel P.P., Hollender L.G.: Case-control study on self-reported fractures and mandibular cortical bone. Oral Surg. Oral Med. Oral Radiol. Endod. 2000, 90, 518–524.
  39. Balcikonyte E., Balciuniene I., Alekna V.: Panoramic radiographs in assessment of the bone mineral density. Stomatologija. Baltic Dent. Maxillofac. J. 2004, 6, 17–19.