Preclinical comparison study of single- and double-root 3D-printed Ti-6Al-4V implant

Abstract

Objectives. Recently, double-root implants have been investigated using 3D-printed technology. The purpose of this study was to compare the stability of single- and double-root 3D-printed implants. The secondary aim was to compare single- and double-root 3D-printed implants in micro-computed tomographic(micro-CT) and histological analyses.

Materials and Methods. Single- and double- root 3D-printed implants were fabricated and placed at mandibular third and fourth premolars in four beagle dogs. Eight implants in each group were placed immediately after tooth extraction. Damping capacity was measured, and periapical X-rays were taken every 2 weeks for 12 weeks. Bone volume/tissue volume (BV/TV) and bone mineral density (BMD) around the implants were measured with micro-computed tomography. Bone-to-implant contact (BIC) and bone area fraction occupancy (BAFO) were measured in histological samples.

Results. All single- and double-root 3D implants survived without clinical signs of peri-implant inflammation. The implant stability values between the groups were not statistically different, except at 4 and 12 weeks. The marginal bone changes were observed to be not statistically different in mesial and distal areas between the groups, except in the middle site of double-root implants. The BV/TV and BMD of double-root 3D-printed implants showed no statistically significant difference in micro-CT analyses, but less BIC and BAFO values in histomorphometric analyses compared to single-root 3D-printed implants.

Conclusion. Compared to single-root implants, 3D-printed double-root implants demonstrated comparable stability and bone remodeling around the fixture, but statistically significant marginal bone loss in the furcation area remains problematic.

1. 연구목적 본 연구의 목적은 단근 및 다근 3D-프린트 임플란트를 마이크로 컴퓨터 단층 촬영(micro-CT) 및 조직학적 분석을 통해 비교하고자 하였다.

2. 연구방법 4마리의 비글견의 하악 제3소구치와 제4소구치에 3D -프린트 단근 및 다근 임플란트를 제작하여 식립하였다. 각 그룹에 8개의 임플란트를 발치 직후 식립하였다. 감쇠능를 측정하였고 치근단촬영은 12주 동안 2주 간격으로 촬영하였다. 임플란트 주변의 골면적비율/조직면적비율(BV/TV) 및 골밀도(BMD)를 micro-CT로 측정하였다. 골-임플란트 접촉 길이(BIC) 및 골면적부분 점유율(BAFO)는 조직학적 샘플에서 측정되었다. 3. 결 과 모든 단일 및 다근 3D-프린트 임플란트는 임플란트 주위염의 임상 징후 없이 생존하였다. 그룹 간의 임플란트 안정성 값은 4주와 12주를 제외하고는 통계적으로 차이가 없었다. 변연골 변화는 다근 임플란트의 중간 부위를 제외하고 근심부와 원위부에서 그룹 간의 통계적인 차이가 없는 것으로 관찰되었다. 다근 3D-프린트 임플란트의 BV/TV 및 BMD는micro-CT 분석에서 단근 3D-프린트 임플란트에 비해 통계적으로 유의미한 차이를 보이지 않았지만, 조직 형태 분석에서 BIC 및 BAFO 값이 낮았다.

4. 결 론 단근 3D-프린트 임플란트와 비교하여 다근 3D-프린트 임플란트는 고정체 주변에서 유사한 안정성과 골재형성이 나타나지만, 이개부 영역에서 통계적으로 유의미한 변연골 손실은 여전히 문제가 있다.