La osteointegración (del latín osseus " óseo " e integrare "hacer un todo") es la conexión estructural y funcional directa entre el hueso vivo y la superficie de un implante artificial que soporta carga ("que soporta carga", como lo define Albrektsson et al. en 1981). Una definición más reciente (de Schroeder et al.) define la osteointegración como " anquilosis funcional (adherencia ósea)", donde se deposita hueso nuevo directamente sobre la superficie del implante y el implante exhibe estabilidad mecánica (es decir, resistencia a la desestabilización por agitación mecánica o fuerzas cortantes ). La osteointegración ha mejorado la ciencia de las técnicas médicas de reemplazo de huesos y articulaciones , así como los implantes dentales y la mejora de las prótesis para amputados . [ cita necesaria ]
La osteointegración también se define como: "la formación de una interfaz directa entre un implante y el hueso, sin intervención de tejido blando". [1]
Un implante osteointegrado es un tipo de implante definido como "un implante endóseo que contiene poros hacia los cuales pueden migrar los osteoblastos y el tejido conectivo de soporte". [2] Aplicado a la implantología oral, esto se refiere al hueso que crece hasta la superficie del implante sin una capa de tejido blando interpuesta. No hay tejido cicatricial , cartílago o fibras de ligamentos entre el hueso y la superficie del implante. El contacto directo del hueso y la superficie del implante se puede verificar microscópicamente . [ cita necesaria ]
La osteointegración también se puede definir como: [ cita necesaria ]
La osteointegración fue observada por primera vez, aunque no explícitamente, por Bothe, Beaton y Davenport en 1940. [3] [4] Bothe et al. Fueron los primeros investigadores en implantar titanio en un animal y observaron cómo tendía a fusionarse con el hueso. [3] [4] Bothe et al. informaron que debido a la naturaleza elemental del titanio, su resistencia y dureza, tenía un gran potencial para ser utilizado como futuro material de prótesis. [3] [4] Gottlieb Leventhal describió más tarde la osteointegración en 1951. [3] [5] Leventhal colocó tornillos de titanio en fémures de ratas y dijo: "Al final de 6 semanas, los tornillos estaban ligeramente más apretados que cuando se colocaron originalmente; en 12 semanas, los tornillos fueron más difíciles de quitar; y al final de las 16 semanas, los tornillos estaban tan apretados que en una muestra el fémur se fracturó cuando se intentó retirar el tornillo. Los exámenes microscópicos de la estructura ósea no revelaron nada. En reacción a los implantes, la trabeculación parecía perfectamente normal." [3] [5] Las reacciones descritas por Leventhal y Bothe et al. Más tarde , Per-Ingvar Brånemark de Suecia acuñaría el término "osteointegración" . En 1952, Brånemark realizó un experimento en el que utilizó una cámara de implante de titanio para estudiar el flujo sanguíneo en huesos de conejo. Al final del experimento, cuando llegó el momento de retirar las cámaras de titanio del hueso, descubrió que el hueso se había integrado tan completamente con el implante que la cámara no se podía retirar. Brånemark llamó a esto "osteointegración" y, al igual que Bothe et al. y Leventhal antes que él, vio las posibilidades para el uso humano. [3] [4] [5]
En odontología, la implementación de la osteointegración comenzó a mediados de la década de 1960 como resultado del trabajo de Brånemark. [6] [7] [8] [9] En 1965, Brånemark, que en ese momento era profesor de Anatomía en la Universidad de Gotemburgo , colocó implantes dentales en el primer paciente humano: Gösta Larsson. Este paciente tenía un defecto de paladar hendido y necesitaba implantes para soportar un obturador palatino . Gösta Larsson murió en 2005, con los implantes originales todavía en su lugar después de 40 años de funcionamiento. [10]
A mediados de la década de 1970, Brånemark se asoció comercial con la empresa de defensa sueca Bofors para fabricar implantes dentales y la instrumentación necesaria para su colocación. Finalmente se creó una filial de Bofors, Nobel Pharma, para concentrarse en esta línea de productos. Posteriormente, Nobel Pharma se convirtió en Nobel Biocare. [10]
Brånemark pasó casi 30 años luchando contra la comunidad científica para que aceptara la osteointegración como un tratamiento viable. En Suecia fue frecuentemente ridiculizado abiertamente en conferencias científicas. Su universidad dejó de financiar su investigación, lo que le obligó a abrir una clínica privada para seguir tratando a los pacientes. Con el tiempo, una generación emergente de jóvenes académicos empezó a darse cuenta del trabajo que se estaba realizando en Suecia. George Zarb, de Toronto, un prostodoncista canadiense nacido en Malta, jugó un papel decisivo a la hora de llevar el concepto de osteointegración al resto del mundo. Generalmente se considera que la Conferencia de Toronto de 1983 fue el punto de inflexión, cuando finalmente la comunidad científica mundial aceptó el trabajo de Brånemark. La osteointegración es ahora una modalidad de tratamiento común y altamente predecible. [10] Desde 2010, el profesor Munjed Al Muderis en Sydney, Australia, utiliza un implante de titanio de alta resistencia a la tracción con una superficie rociada con plasma como una prótesis intramedular que se inserta en el residuo óseo de los amputados y luego se conecta a través de una abertura en la piel a un Prótesis robótica de extremidades. Esto permite a los amputados movilizarse con más comodidad y menos consumo de energía. Al Muderis también publicó la primera serie que combina prótesis de osteointegración con reemplazo de articulaciones, lo que permite a los amputados por debajo de la rodilla con artritis de rodilla o hueso residual corto caminar sin necesidad de una prótesis de encaje. [11]
El 7 de diciembre de 2015, dos veteranos de la Operación Libertad Iraquí/Operación Libertad Duradera, Bryant Jacobs y Ed Salau, se convirtieron en los primeros en Estados Unidos en recibir una prótesis osteointegrada percutánea . [12] En la primera etapa, los médicos del Hospital de Asuntos de Veteranos de Salt Lake colocaron un perno de titanio en el fémur de cada paciente. Unas seis semanas después, regresaron y colocaron el mecanismo de acoplamiento de la prótesis. [ cita necesaria ]
En 2021, el profesor Al Muderis publicó una tesis para los requisitos para el Doctorado en Ciencias Médicas en la que se analiza la osteointegración para amputados: pasado, presente y futuro : ciencia básica, innovaciones en técnicas quirúrgicas, diseño de implantes y estrategias de rehabilitación. [13]
La osteointegración es un proceso dinámico en el que las características del implante (es decir, macrogeometría, propiedades de la superficie, etc.) desempeñan un papel en la modulación del comportamiento molecular y celular. [14] Si bien se ha observado osteointegración utilizando diferentes materiales, se usa con mayor frecuencia para describir la reacción de los tejidos óseos al titanio o al titanio recubierto con derivados de fosfato de calcio. [15] Anteriormente se pensaba que los implantes de titanio se retenían en el hueso mediante la acción de estabilización mecánica o unión interfacial. Alternativamente, se pensaba que los implantes recubiertos de fosfato de calcio se estabilizaban mediante enlaces químicos. Ahora se sabe que tanto los implantes recubiertos de fosfato de calcio como los implantes de titanio se estabilizan químicamente con el hueso, ya sea mediante el contacto directo entre los átomos de calcio y titanio, o mediante la unión a una capa similar a una línea de cemento en la interfaz implante/hueso. [16] [17] Si bien existen algunas diferencias (por ejemplo, como la falta de progenitores condrogénicos), la osteointegración se produce a través de los mismos mecanismos que la curación de las fracturas óseas. [18] [19]
Para los implantes dentales osteointegrados se han utilizado materiales metálicos, cerámicos y poliméricos, [2] en particular titanio . [20] Para que se denomine osteointegración, la conexión entre el hueso y el implante no necesita ser del 100%, y la esencia de la osteointegración deriva más de la estabilidad de la fijación que del grado de contacto en términos histológicos. En resumen, es un proceso en el que se logra y mantiene en el hueso una fijación rígida clínicamente asintomática de materiales aloplásticos durante la carga funcional. [21] El tiempo de curación del implante y la estabilidad inicial son función de las características del implante. Por ejemplo, los implantes que utilizan un diseño en forma de raíz de tornillo logran una alta estabilidad mecánica inicial mediante la acción de sus tornillos contra el hueso. Después de la colocación del implante, la curación suele tardar varias semanas o meses antes de que el implante se integre completamente en el hueso. [22] [23] [24] La primera evidencia de integración se produce después de unas pocas semanas, mientras que progresivamente se efectúa una conexión más sólida durante los próximos meses o años. [25] Los implantes que tienen un diseño en forma de raíz de tornillo dan como resultado una resorción ósea seguida de una remodelación y crecimiento del hueso interfacial alrededor del implante. [26]
Los implantes que utilizan un diseño en forma de raíz de meseta (o implantes en forma de raíz de tornillo con un espacio suficientemente amplio entre el paso de los tornillos) se someten a un modo diferente de osificación periimplantaria. A diferencia de los implantes con forma de raíz de tornillo antes mencionados, los implantes con forma de raíz de meseta exhiben una formación ósea de novo en la superficie del implante. [27] El tipo de curación ósea que presentan los implantes en forma de raíz de meseta se conoce como curación intramembranosa. [26]
Aunque la interfaz osteointegrada se vuelve resistente a los impactos externos con el tiempo, puede dañarse por estímulos adversos prolongados y sobrecarga, lo que puede provocar el fallo del implante. [28] [29] En estudios realizados con "miniimplantes dentales", se observó que la ausencia de micromovimiento en la interfaz hueso-implante era necesaria para permitir una osteointegración adecuada. [30] También se observó que existe un umbral crítico de micromovimiento por encima del cual se produce un proceso de encapsulación fibrosa, en lugar de osteointegración. [31]
Pueden surgir otras complicaciones incluso en ausencia de impacto externo. Un problema es el crecimiento del cemento . [32] En casos normales, la ausencia de cemento en la superficie del implante impide la unión de las fibras de colágeno . Normalmente esto se debe a la ausencia de células progenitoras del cemento en la zona receptora del implante. Sin embargo, cuando dichas células están presentes, se puede formar cemento sobre o alrededor de la superficie del implante y se le puede adherir una unión funcional de colágeno. [33]
Desde 2005, varios fabricantes de dispositivos ortopédicos han introducido productos con una construcción de metal poroso . [34] [35] [36] Los estudios clínicos en mamíferos han demostrado que los metales porosos, como la espuma de titanio, pueden permitir la formación de sistemas vasculares dentro del área porosa. [37] Para usos ortopédicos, a menudo se utilizan metales como el tantalio o el titanio , ya que estos metales tienen una alta resistencia a la tracción y a la corrosión con una excelente biocompatibilidad . [ cita necesaria ]
El proceso de osteointegración en las espumas metálicas es similar al de los injertos óseos . Las propiedades porosas similares a las de los huesos de la espuma metálica contribuyen a una extensa infiltración ósea, lo que permite que se produzca la actividad de los osteoblastos . Además, la estructura porosa permite la adherencia y vascularización del tejido blando dentro del implante. Estos materiales se utilizan actualmente en cirugías de reemplazo de cadera , reemplazo de rodilla y implantes dentales . [ cita necesaria ]
Existen varios métodos que se utilizan para medir el nivel de osteointegración y la posterior estabilidad de un implante. Un procedimiento de diagnóstico ampliamente utilizado es el análisis de percusión, en el que se golpea un instrumento dental contra el soporte del implante. [38] La naturaleza del zumbido resultante se utiliza como medida cualitativa de la estabilidad del implante. Un implante integrado provocará un sonido "cristalino" de tono más alto, mientras que un implante no integrado provocará un sonido sordo y de tono bajo. [39]
Otro método es una prueba de torque inverso, en la que se desenrosca el portaimplantes. Si no se desenrosca bajo la presión de torque inverso, el implante es estable. Si el implante gira bajo la presión, se considera un fracaso y se retira. [40] Este método conlleva el riesgo de fracturar el hueso que se encuentra a mitad del proceso de osteointegración. [38] Tampoco es confiable para determinar el potencial de osteointegración de una región ósea, ya que las pruebas han demostrado que un implante giratorio puede integrarse con éxito. [41]
Un método de diagnóstico no invasivo y cada vez más implementado es el análisis de frecuencia de resonancia (RFA). [38] Un dispositivo analizador de frecuencia de resonancia provoca vibraciones en una pequeña varilla de metal unida temporalmente al implante. A medida que la varilla vibra, la sonda lee su frecuencia de resonancia y la traduce en un cociente de estabilidad del implante (ISQ), que oscila entre 1 y 100, donde 100 indica el estado de estabilidad más alto. Los valores que oscilan entre 57 y 82 generalmente se consideran estables, aunque cada caso debe considerarse de forma independiente. [38]
Una de las peculiaridades de las prótesis osteointegradas es que los eventos mecánicos en la prótesis (por ejemplo, el tacto) se transmiten en forma de vibraciones a través del hueso. [42] Esta "oseopercepción" significa que el usuario de la prótesis recupera una sensación más precisa de cómo la prótesis interactúa con el mundo. Los usuarios de prótesis óseas ancladas en las extremidades inferiores afirman, por ejemplo, que pueden saber sobre qué tipo de suelo caminan gracias a la osteopercepción. [43]
Investigaciones recientes en usuarios de prótesis óseas ancladas en miembros superiores e inferiores demostraron que esta osteopercepción no sólo está mediada por mecanorreceptores sino también por receptores auditivos . [44] [45] Esto significa que, en lugar de simplemente sentir las influencias mecánicas en el dispositivo, los usuarios también escuchan los movimientos de su prótesis. Esta percepción sensorial mecánica y auditiva conjunta es probablemente responsable de la mejor percepción del entorno de los usuarios de prótesis osteointegradas en comparación con los dispositivos tradicionales suspendidos. Sin embargo, no está claro hasta qué punto esta retroalimentación sensorial implícita influye realmente en los usuarios de prótesis en la vida cotidiana. [46]
