Det växer fast! om tandimplantat och benbildning Stefan Lundgren Professor Enheten för käkkirurgi Maria Ransjö Docent, universitetslektor Enheten för oral cellbiologi Stefan Lundgren: Jag ska prata om tandlöshet och om hur den kan botas. Jag tänker förklara vad det är som händer när man tappar sina tänder. Det är inte bara tänderna som försvinner, man förlorar även det man kallar stödjevävnaden eller det tänderna sitter fast i, alltså käkbenet. Det jag vill visa med Figur 1 är att den som inte har några tänder i sin överkäke också förlorar mjukvävnadsstödet, alltså för kinder och läppar, när hon tar ut sin protes. Hon har också förlorat sina naturliga ansiktshöjd. Detta, stödjevävnaden och inte bara tänderna, arbetar vi med att återställa. Om vi har goda förutsättningar, exempelvis om tänderna togs bort för inte alltför många år sedan så att stödjevävnaden finns kvar kan man sätta in den typ av tandimplantat som syns 67
Figur 1. En kvinna som saknar tänder i överkäken, med protesen uttagen. Notera förlusten av stöd för läpparna och den naturliga ansiktshöjden. på Figur 2. De vita titanskruvarna i röntgenbilden till vänster, implantaten, är desamma som sticker ut genom tandköttet i fotot till höger. De ser kanske inte naturliga ut, men det är ganska lätt att förstå att de här implantaten sitter ungefär där tänderna har suttit och då kan man göra en brygga på dem ungefär som om det vore naturliga tänder. Tandbryggan på Figur 3 är av porslin och stöds på implantat istället för tänder, men fungerar och upplevs som en vanlig tandbrygga. Här fanns väldigt goda förutsättningar. Men om man har varit tandlös ett längre tag försvinner benet, även om man har haft protes. Benet kan försvinna i så hög utsträckning att man inte kan göra en implantatbehandling över huvud taget. Då måste man tillföra ben någonstans ifrån. Det är för detta vi anstränger oss, både forskningsmässigt och i behandlingen av våra patienter. För att bygga upp helt tandlösa käkar tar vi normalt ben från patienternas höftkammar, ungefär i midjehöjd på vardera sidan. Det här har inget med höftleden att göra, utan det handlar om det stora ben som man känner när Figur 2. Titanimplantat hos patient som helt saknar tänder i överkäken. 68
Figur 3. Tandbrygga av porslin. man trycker på sidan. Det är en bra källa för benvävnad. Man kan ta från den översta kraftiga bendelen ungefär som man skalar en apelsin, och sedan använda det för att bygga upp käken som man ser på Figur 4. Det vita är alltså höftbenskammen. Man lyfter en benbit därifrån och placerar den där man bättre behöver den, dvs. i det här sammanhanget i överkäken. Alla har fått brygga Vi har gjort 10-årsuppföljningar på de behandlingar vi genomfört vid vår avdelning. I studien ingår 44 patienter som behandlades från 1993 och några år framåt. Efter att benet fått läka fast under sex månader fick de mellan sex och åtta implantat i överkäken vardera. Av totalt 348 insatta implantat förlorades 27 implantat hos 17 patienter, vilket innebär en förlust på mellan ett och två implantat per patient. Eftersom vi vanligtvis sätter 6 8 implantat kan man mycket väl klara sig även om man förlorar något enstaka. Alla de patienter vi behandlade fick så småningom en fastsittande brygga, och de behöver inte gå tillbaka till någon protes även om de tappat enstaka implantat. Det är vi väldigt glada för. Vi ser också att kvinnorna förlorar fler implantat än männen Figur 4. Ben från höftbenskammen får ersätta det käkben som gått förlorat hos patienter som varit utan tänder en längre tid. 69
kanske beroende på benskörhet som är vanligare hos kvinnor, framför allt hos äldre. Vi ser också att rökare förlorar mera ben runt implantaten, och det är klart att om man röker är det risk att implantaten skadas på sikt. Hur gör vi nu idag med de här patienterna? Skruvarna i Figur 5 använder vi för att fästa benet från höftkammen i käken. Käken och näsan finns ovan till höger om skruvarna. Skruvarna sticker ut ur benet som är ditlagt för att bredda käken. Till vänster i Figur 6 visas en tillfällig brygga som kan verka lite klumpig, men poängen är att idag har vi kommit så långt med den här tekniken att vi ibland kan göra en brygga direkt efter att vi satt implantaten. Om förutsättningarna är goda behöver vi alltså inte vänta på att implantaten ska läka fast. En enkel variant fungerar i några veckor under läkningstiden och sedan får patienten den riktiga bryggan. Den här patienten har sex implantat istället för tänder och där fäster vi en brygga motsvarande tio tänder. Det klarar man sig bra med. Figur 5. Komplettering av benet i överkäken med ben från höftkammen. På bilden har benet fastnat och implantaten är på plats. Figur 6. Idag kan patienten i vissa fall få en tillfällig brygga omedelbart efter det att implantaten opererats in. Till höger en permanent brygga. 70
Figur 7. Patient som har saknat tänder en tid och därför förlorat en hel del ben i överkäken. I underkäken sitter redan implantat. Ibland kan den här förlusten av benet ha gått så långt som på Figur 7. Patienten är röntgad i profil. I underkäken finns redan implantat. Det är mycket lättare där och man behöver nästan aldrig bygga upp med nytt ben. I överkäken däremot ser man ett vitt streck, vilket är det enda som är kvar av käkbenet. I de här fallen kombinerar vi den bentransplantation som jag berättat om med ytterligare en behandling. När det transplanterade benet fått växa fast under ett halvår använder vi en metod som kallas bendistraktion. Apparaturen syns på röntgenbilderna i Figur 8. Det är ett system som innebär att skruva isär benet som man satt fast så att det delas och växer till av sig självt. Patienten skruvar själv en millimeter om dagen och efter tolv dagar ser det ut som längst till höger i figuren. Då har plattan kommit så långt ned som den ska och får där läka fast så att benet blir tillräckligt hårt för att fästa implantaten i. När allt är klart ska vi alltså kunna bygga upp både nytt ben och nytt tandkött, för även tandköttet kan man nybilda med den här typen av behandling. Som ni ser sticker en del av pinnarna ut, vilket är lite bekymmersamt men det gäller inte så lång tid. 71
Figur 8. I fall där patienten hunnit förlorat stora mängder ben i överkäken används ett system för att patienten själv, millimeter för millimeter, ska kunna utöka överkäkens ben. Att bilda nytt ben Ibland kan det se ut som för den unga kvinnan i Figur 9. Hon har inte bara förlorat alla tänder i överkäken utan har också ett ganska tydligt underbett. Här kan man använda samma teknik, men skruva benet i horisontell riktning. Det första vi måste göra är emellertid att skapa förutsättningar för behandlingen. Vi får ta ben från höften på vanligt sätt och skruva fast det, så att vi får lite bättre stöd för mjukvävnaden. Sedan kan vi sätta i implantat i överkäken hos patienten, ta ett tandavtryck och göra en anpassad apparatur som ska hjälpa oss att skruva fram överkäken. Det här görs först på en modell för att man ska kunna planera det på bästa sätt. På Figur 10 har patienten själv skruvat fram sin käke till önskat resultat. Det fina med den här tek Figur 9. Ung kvinna med tydligt underbett som förlorat överkäkens alla tänder. 72
Figur 10. Apparaturen för käkförlängning på plats i överkäken. niken är att man kan arbeta stegvis, skruva fram och sedan se om effekten blir den rätta. Samtidigt visar detta också hur viktig käkarnas inbördes relation är, både för tuggfunktionen och mjukvävnadsstödet. Nu är det inte alltid bara helt tandlösa patienter som vi behandlar med implantat och benförbättrande kirurgi. Figur 11 visar en patient som har stött ut sina tänder i samband med en olycka. Man kan använda samma teknik här, men i lite mindre skala. Vid operationen tar man loss ett bensegment och sätter på distratkionsapparaturen för att skruva en halv millimeter på morgonen och en halv millimeter på kvällen. Efter elva dagar hade den här patienten skruvat klart och det hela lämnades i fred tills det nybildade benet blivit hårt, i det här fallet tre månader. Då har man fått nytt ben som är tillräckligt mineraliserat för att bära ett implantat. Till vänster i Figur 12 har vi tagit bort apparaturen och sätter in titanskruvar i benet. Vi kan då göra en brygga som ser väldigt naturlig ut, t.h. De här teknikerna jobbar vi nu med för att utveckla och förbättra. Vi kan också ta ben lokalt inne i munnen, som på Figur 13 där vi flyttar benvävnad från underkäken och till överkäken och fäster med benskruvar. Hörntanden syns t.v. i bilden och t.h. finns det område där man vanligtvis har kindtänderna i överkäken. Där har vi skruvat fast ett benblock för att bredda benet och möjliggöra att man ska kunna fästa implantatet. Figur 11. Tandskador efter en olyckshändelse. 73
Figur 12. Till vänster är implantatet på väg att fästas i benet. Till höger är en färdig brygga på plats, svår att skilja från de egna tänderna. Figur 13. Ben från underkäken har flyttats till överkäken för att möjliggöra att implantatet kan fästa. Ben från bihålorna Vi har här i Umeå utvecklat en teknik där vi försökt få kroppen att själv bilda ben i bihålorna utan att man behöver ta benvävnad från någon annanstans. Patienten på Figur 14 har en tappad tand på en plats i överkäken, där kvarvarande ben är för lågt för att bära ett implantat i. T.v. syns hur vi sågat upp ett litet fönster i höjd med näsbihålan. Vi tar så att säga fönstervägen till bihålan, se mitten av figuren. Vi fortsätter med att lyfta upp den slemhinna som normalt finns i bihålan och fäster vi ett implantat i det ben som finns under. Implantatet fungerar då som en tältpinne, som håller upp bihåleslemhinnan. Den hålls uppe under inläkningen och ben bildas spontant under den. Vi har då skapat ett rum som vi stänger med fönstret, t.h. i figuren. Det blir ett slags vagga för det blodkoagel som bildas. Av de stamceller som finns i koaglet och som bildas 74
Figur 14. Teknik för att få bättre fäste för ett tandimplantat i bihålan, när det inte finns tillräckligt med benvävnad i överkäken. av bihåleslemhinnan skapas förutsättningar för att få tillräckligt med ben runt implantatet under inläkningstiden. Det här låter teoretiskt, men tack och lov fungerar det väldigt, väldigt bra. Figur 15 visar hur det ser ut precis efter operationen och efter benbildningen ett halvår senare. Vi ser att man fått ben som ger tillräckligt med stöd för att vi ska kunna belasta implantatet. Vi tror att uppbyggnaden av bihåleslemhinnan är en nyckelfaktor i denna benbildningsprocess. Därför fokuseras vår forskning på detta. Det är emellertid inte alltid vi har så mycket ben så att vi kan få ett stabilt implantat. Då kan vi tillföra benvävnad eller göra på något annat sätt för att få det hela att fungera. Hur det går till kommer Maria Ransjö att fortsätta tala om. Figur 15. Röntgenbild direkt efter att implantatet skruvats in i bihålan (övre bilden), och ett halvår senare. 75
Alternativen till eget ben Maria Ransjö: Vi har hört hur viktigt det är med god tillgång till ben för att kunna få bra inläkning av implantatet. Jag ska nu berätta om alternativen till att ta patientens eget ben när man vill sätta implantat och det inte finns tillräckligt med ben. För att ni ska förstå lite mer av det här tänkte jag först lite kort beskriva hur benbildning går till. Något man ofta inte tänker på är att ben är en levande vävnad. De celler som bildar ben kallas osteoblaster och vi kan se dem på Figur 1. I detta stycke ben, som är taget från en patient, finns osteoblasterna i kanten på benvävnaden, antingen som avlånga inaktiva celler eller som lite mer runda aktiva celler. I nära anslutning ser vi också några mycket större celler, osteoklaster, med förmåga att resorbera (bryta ner) ben. Våra ben byggs om kontinuerligt och vi byter ut hela skelettet flera gånger under vår livstid så att det anpassas till belastning. Det här medför också att benet har en förmåga att självt reparera småskavanker. När det saknas ben, som vid tandlossning eller efter en skada, är det svårt för de benbildande cellerna att veta hur de ska bygga upp ny benvävnad. Det är då käkkirurgerna måste låna ben från ett annat ställe på patienten eller använder den här dragtekniken som Stefan visade, den kallas osteodistraktion, för att skapa nytt ben. Jag tänkte berätta mera om det så småningom, och om det jag kallar biomaterial. Först kan vi titta lite till på hur benbildning fungerar, se Figur 2. Osteoblasterna bildar först ett skikt med proteiner. De tillverkar alltså inte den färdiga hårdvävnaden utan detta skikt som sedan mineraliseras. Vi känner inte till alla detaljer i benbildningen, framför allt inte alla proteiner eller tillväxt Figur 1. En bit benvävnad i mikroskopet. Här pågår uppbyggnad och nerbrytning hela tiden. 76
Figur 2. Principen för bildning av ben. Först skapar de benbyggande cellerna, osteoblasterna, ett proteinskikt (bilderna t.v.). Därefter mineraliseras detta skikt genom att kalcium och fosfor tillförs (t.h.). faktorer som behövs för processen. Det illustreras i figuren med de utslängda dominobrickorna: Vi vet inte detaljerna och i vilken ordning det här sker. När proteinsammansättningen är den rätta startar emellertid en mineralisering genom att kalciumfosfat inlagras så att vi får en hård benvävnad. De celler som bildar ben, osteoblasterna, omvandlas från omogna bindvävsceller när de får rätt signaler för att bli just osteoblaster. Men de här omogna cellerna kan också styras till att bli någon annan celltyp, t.ex. broskcell eller fettcell. Detta är intressant när man vet att benmärgen förändras från att hos en ung individ ha väldigt mycket celler som kan välja att bli osteoblaster till att hos en äldre individ framförallt få celler som utvecklas till fettceller. Ett mål för forskningen är att kartlägga de signaler som styr det här. Därmed kan man kanske vända processen och få fettcellerna att bli benbildande i stället, men vi har inte kommit därhän ännu. 77
Figur 3. Till vänster ses röntgenbilder från en patient med omfattande förlust av benvävnad och tänder i överkäken. Röntgenbilden t.h. är från en patient som saknar ben vid två av de bakre kindtänderna, dvs början till tandlossning. Figur 3 visar röntgenbilder från en patient som har början till tandlossning vid två av de bakre kindtänderna; där fattas också lite ben. Här inser man att om några implantat ska kunna sättas måste mer ben tillföras. Det är inte bara patienter med tandlossning som kan sakna ben, man kan också ha en medfödd defekt. En del av de patienter som jag arbetar med är barn som fötts med läpp-käk-gomspalt och de kan sakna ganska mycket ben i käken. Hos de flesta patienter är det absolut inget problem för käkkirurgerna att lägga dit ben. Man lånar någonstans från patienten själv, oftast från höften, och det görs kanske också på patienterna som avbildas på Figur 3. Just här kan det tyckas vara en stor operation att ta benvävnad från höften, och då kanske man lånar ben från munhålan istället. Att återskapa benvävnad Det kan inträffa att man inte vill eller kan ta ben från patienten själv. Jag tänkte gå igenom lite kort vilka alternativa metoder som finns för att återskapa benvävnad. Bentransplantat är, som Stefan Lundgren berättade, det allra bästa: Där finns alla celler och alla tillväxtfaktorer och proteiner som behövs. Det som naturen själv gör är ju idealiskt. Men vad har vi annars att ta till? Distraktionsteknik, som Stefan berättade om, innebär ju att man gör en konstgjord fraktur ett brott i benet. Sedan lägger man på en dragkraft och då bildas mer ben i den här konstgjorda bindvävsfrakturen, sömmen. Det påminner ganska mycket om tandförflyttning, för vi gör egentligen precis samma sak när vi flyttar en tand genom ben. Den apparatur som Stefan visade är ganska lik de tandställningar som vi använder på barnen. Det är en teknik som fungerar, men vi vet inte riktigt varför så det är också ett intressant forskningsområde. 78
Stefan visade dessutom att käkkirurgerna kan skapa mer ben genom att lyfta upp slemhinnan i bihålorna. Vi har nyligen startat ett forskningsprojekt tillsammans för att titta på varför det egentligen fungerar. Stefan nämnde ju att han tror att det finns stamceller i bihåleslemhinnan som man kan få att medverka till benbildningen när man lyfter på den. Kalvar och människor Därmed kommer jag till biomaterialen. Det är något som man tillför patienten utifrån och bygger inte, som alla de andra teknikerna, på patientens egen benbildande förmåga. Vi tillför något antingen för att ersätta benet, som en byggkloss helt enkelt, eller för att på något sätt hjälpa kroppen att skapa nytt ben. Till att börja med kan man förstås tänka sig att ta benvävnad från en annan människa. Det finns benbanker i USA, men det är inte speciellt vanligt i Sverige. Man kan också skaffa material från djur och då finns det ett som används kommersiellt, Bio-Oss. Det kommer från kalv och nyttjas en hel del i Sverige. Bara mineralstrukturen används, inte cellerna eller proteinerna. Ett prov från en sådan patient kan se ut som på Figur 4. I mitten ligger kalvbensmaterialet och runt om syns patientens eget ben. Det insatta är alltså ingen levande benbit utan ett slags armeringsjärn för att ersätta förlorad vävnad hos patienten. Det här kan fungera i många fall men det verkar inte som att det benet byggs om helt och hållet. Det är inte säkert att det är det bästa för alla patienter. Då finns krossad korall och Chitosan. Det sistnämnda är en produkt från skaldjur och används inte så ofta, men prövas ibland som byggnadsställning i benvävnad. Figur 4. Bild från en patient som behandlats med biomaterialet Bio- Oss, i mitten. Runt om syns patientens eget ben. 79
Bioaktivt glas Eftersom alla kanske inte vill ha en bit kalvben eller något annat djurmaterial i käken kan man också titta på helt syntetiska material. Ett sådant, som vi har ett eget forskningsprojekt om, är bioaktivt glas. Det säljs numera kommersiellt, bl.a. som BioGlass, och framför allt används av tandlossningsspecialister. Det man inte tänker på när det gäller glas är att det faktiskt korroderar och förändras. Genom att byta beståndsdelarna kan man ändra glasets egenskaper. Glas består vanligen av kisel, kalcium, natrium och en del fosfat. Beroende på proportionerna av dessa beståndsdelar kan man få ett glas som korroderar mer eller mindre snabbt. Det vi kallar fönsterglas eller buteljglas korroderar också. Även om det står inert på Figur 5 är det inte helt beständigt. Man har emellertid lyckats göra glas som korroderar mycket snabbare. Den glastyp som kallas bioactive på Figur 5 korroderar och försvinner helt på ungefär ett år. Det var en amerikan som framställde det här materialet i slutet av 1960- talet, när man letade efter något som skulle få höftledsproteser att läka bättre mot ben. Bioaktivt glas togs alltså fram för ganska länge sedan, men har inte använts så mycket annat än i USA och i England. Vi har nyligen startat ett forskningsprojekt om det bioaktiva glaset. Man vet att det fungerar, men det är väldigt svårt att arbeta med i den form som det finns i idag. Figur 6 har jag lånat från en paradontolog, en specialist på tandlossning, som använder det här materialet. Den här patienten har sina egna tänder, men en tandlossning är på gång vid den mittersta tanden. Man har först gjort rent efter konstens alla regler och sedan vill man försöka återskapa benvävnad. Det är helt enkelt små partiklar av bioaktivt glas som man lagt runt tanden och sedan Figur 5. Diagram över sammansättningen av BioGlass och andra glastyper. Bilden speglar fördelningen mellan kisel- (SiO 2 ), calcium-/mangan- (CaO/MgO) och natrium-/kaliumoxider (Na 2 O/K 2 O). 80
Figur 6. En patient med tandlossning får behandling med bioaktivt glas, som tillsätts i form av småpartiklar. syr man fast slemhinnan över det hela. Om man skulle gå in och titta efter ett halvår ser vävnaden ut som på Figur 7. De vita områdena är glaspartiklar som fortfarande är kvar. Som jag sade tar det drygt ett år för materialet att försvinna helt, så det här är en helt normal bild. Man ser också att några av de omogna cellerna har differentierats, dvs. utvecklats till benbildande celler. Det märks genom att vi ser nybildat ben i kanten på glaspartiklarna i mitten. Det finns också sprickbildningar i partiklarna och med annan förstoring, som på Figur 8, Figur 7. Mikroskopi på vävnad från tandlossningspatient, ett halvår efter behandling med bioaktivt glas. (Bilden utlånad av Annika Sahlin- Platt) Figur 8. Efterhand spricker glaspartiklarna upp och en nybildning av ben börjar inuti dem. 81
kan man se nybildning av ben där glaspartikeln spricker. Cellerna har vandrat in och börjat producera benvävnad inne i glaspartikeln. Så småningom kommer glaset att försvinna helt och då är hela området ersatt med ben. Efter ytterligare ett år skulle det inte finnas någonting kvar av glaset. Det som vi funderar över i vårt forskningsprojekt är vad det egentligen är från den här glaspartikeln som styr rekryteringen av nya celler så att nytt ben kan skapas. Glaset har ju inte så många beståndsdelar. Det är kalcium, natrium, kisel och lite fosfat och de finns alla i benvävnad. Får vi veta mer kring detta kan man tänka sig att det kanske går att utöka användningsområdet för det här materialet. Överst på Figur 9 ser vi en röntgenbild från den här patienten som hade en defekt i benvävnaden, t.v. före och t.h. ett år efter behandling med det bioaktiva glaset. Vi har som synes återfått strukturen på benet, som ser normal ut. Nedanför en bild från en patient som saknar rätt mycket ben mellan överkäksframtänderna och vi har fått tillbaka en hel del av benet ett år efter operation. Figur 9. Exempel på tillväxt av käkben efter behandling med bioaktivt glas. 82