die väter von ankylos

2 6 i d e n t i t y die väter von ankylos Ich würde es heute wieder genauso machen Redaktion München, Oktoberfest 1985. Die jungen Wissenschaftler Georg-Hubertus Nentwig und Walter Moser treffen sich auf eine Maß. Was die beiden auf einem Bierdeckel entwerfen, soll schon bald über die bloße Idee hinauswachsen. Zwei Jahre später vor genau 20 Jahren wird es zum ersten Mal klinisch eingesetzt: das NM-Implantat, benannt nach seinen geistigen Vätern. Heute kennen Implantologen in aller Welt das System mit der besonderen Geschichte unter dem Namen Ankylos. Wie aber wird ein Bierdeckelentwurf zum Implantatsystem? identity hat nachgefragt. Herr Professor Nentwig, Herr Dr. Moser, es heisst, Sie hätten beim Münchner Oktoberfest 1985 gemeinsam das Prinzip des heutigen Ankylos Systems erdacht. Wie hat sich das zugetragen? Moser: Alles begann damit, dass Professor Nentwig meine Vorlesung Werkstoffkunde in der biomedizinischen Technik besuchte. Er war damals in München Assistent an der Klinik und Poliklinik für Mund-Kiefer-Gesichts-Chirurgie, ich selbst Assistent am Institut für Metallkunde. Um uns besser kennenzulernen, verabredeten wir uns auf der Wiesn. Nentwig: Dort besprachen wir, wie ein Implantatsystem aussehen könnte, das technisch und biologisch wirklich gut funktioniert. Mir war klar, dass die Implantologie Zukunft hat und ich das Thema weiter verfolgen wollte. Es gab aber noch verschiedene Probleme zu lösen. Zum Beispiel wurde der periimplantäre Knochen häufig in signifikantem Ausmaß abgebaut. Bei zweiteiligen Systemen traten Aufbaulockerungen auf, die häufig zu Frakturen führten. Zielsicher auf dem Oktoberfest: 10 Jahre später ist das Ankylos- System auf einem guten Weg in die implantologischen Praxen, zunächst vor allem in Deutschland Moser: Auch Implantate mit Dämpfungselementen erwiesen sich als fehleranfällig und zwangen den Anwender, die Dämpfungselemente regelmäßig auszutauschen. Die beabsichtigte Simulation des parodontal gelagerten natürlichen Zahnes schlug fehl. Weiterhin ging nach dem Aufschrauben des Aufbaus oder nach der Versorgung regelmäßig periimplantärer Knochen trichterförmig verloren. Nentwig: Uns war bekannt, dass der Verbindungsbereich zwischen Implantat und Aufbau bei allen zweiteiligen Systemen konstruktionsbedingt mikrobeweglich und zusätzlich undicht

i d e n t i t y 2 7 1a_ 1b_ 2a_ 2b_ 1a und 1b_Bei konstanten Gewinden ist die Krafteinwirkung im zervikalen Bereich ähnlich hoch wie weiter apikal (links: REM-Aufnahme, rechts: spannungsoptische Darstellung) 2a und 2b_Ankylos-Sondergewinde mit nach apikal zunehmender Gewindetiefe und Krümmung der Gewindeflanken: Hier ist die Spannungskonzentration im zervikalen Bereich deutlich geringer als im elastischen spongiösen Knochen. Der relativ starre krestale Knochen wird maximal entlastet war. Hier mussten wir mit unseren Verbesserungsbemühungen ansetzen. Schließlich waren die bis dahin erhältlichen Implantatsysteme indikationsbezogen, konnten also zum Beispiel nur für zahnlose Unterkiefer oder für implantatgetragene Brücken und Einzelkronen verwendet werden. Ziel war deshalb ein zweiteiliges Schraubenimplantat, dessen Körper sich unter Belastung biomechanisch günstig verhält. Die Aufbauverbindung musste hoch belastbar und dicht sein. Das Implantatsystem sollte auch in der dünnsten Ausführung dauerhaft und wartungsarm und zusätzlich universell einsetzbar sein. Moser: Wir waren uns schnell über das Grundprinzip einig. Aus der Technik ist bekannt, dass eine selbsthemmende Konusverbindung, bei geeigneter Auslegung und Montage, dauerhaft hohe Kräfte spielfrei übertragen kann. Sie ist damit extrem stabil und zuverlässig. Weniger bekannt ist die Tatsache, dass ein präziser Konus kerbfrei ist. Das bedeutet, dass diese Verbindung keine mechanischen Kerben hat. Mechanisch wirksame Kerben werden durch scharfe Querschnittsübergänge verursacht, wie sie beim Außensechskant, aber auch bei anderen Verbindungen vorliegen. Infolge von Kerbwirkung, die übrigens auch durch Mikrobewegung verursacht sein kann, versagt das Material Titan unter Dauerbelastung deutlich früher als kerbfreie Konstruktionen gleicher Baugröße. Der niedrige E-Modul von Titan, der zu einer größeren elastischen Verformung führt als zum Beispiel bei Stahl, wirkt sich bei geeignet ausgelegten Konusverbindungen besonders günstig aus. Dort ist der Knochen aber auch am wenigsten elastisch. Um die Spannungskonzentration im Durchtrittsbereich des Implantats durch den Knochen zu vermindern, diskutierten wir über ein Gewinde mit nicht konstanter Flankengeometrie und Flankentiefe (Abb. 1a und 2a). Das bedeutet, dass die Tiefe der Gewindegänge von koronal nach apikal zunimmt. Gleichzeitig nimmt auch die Krümmung der Gewindeflanken nach apikal zu. Damit verbunden ist eine sich ändernde Kräftezerlegung an den Gewindeflanken und eine nach apikal vergrößerte projizierte Gewindefläche. Das Ergebnis ist, wie gewünscht, eine geringere Krafteinleitung in die krestale Kompakta und eine größere im elastischen spongiösen Bereich. Spannungsoptisch lässt sich dies sehr schön veranschaulichen (Abb. 1b und 2b). Stimmt es, dass Sie das Konstruktionsprinzip von Ankylos auf einem Bierdeckel festgehalten haben? Moser: Ja, aber der existiert leider nicht mehr. Nentwig: Wir waren uns damals der Tragweite unserer Erfindung noch nicht bewusst. Wenn ich heute sehe, wie sich das System weltweit etabliert hat, erfüllt mich das mit Freude und ein wenig Stolz. Wir waren uns der Tragweite noch nicht bewusst Und warum war ein neues Gewinde notwendig? Moser: Die Krafteinleitung ist bei Schraubenimplantaten mit konstanten Gewinden im krestalen Bereich am höchsten. Moser: Lassen Sie mich noch etwas auf die Konusverbindung eingehen. Konusverbindungen lassen sich schlank bauen und sind dennoch dauerfest. Ein präzise gefertigter

2 8 i d e n t i t y 3_ 3_Der Schnitt durch den Konus zeigt, dass bei präziser Fertigung kein Spalt zwischen Konus und Implantat vorhanden ist. Die Verbindung ist luft- und damit auch bakteriendicht Konus trägt auf der gesamten Mantelfläche und ist nach korrekter Montage mikrobewegungsfrei. Voraussetzung für den sicheren Betrieb ist eine dauerhafte Vorspannung, die Mikrobewegungen auch bei ungünstigsten Lastverhältnissen verhindert. Deshalb haben wir zur dauerhaften Aufrechterhaltung der Konusvorspannung eine Schraube vorgesehen. Diese erfährt keine Betriebskräfte und konnte somit filigran ausgeführt werden. Das Andrehmoment der Schraube ist übrigens mit 15 Ncm nur zirka halb so hoch wie bei konventionellen Implantatverbindungen. Trotzdem ist eine rotationsstabile und mikrobewegungsfreie Verbindung sichergestellt. Nentwig: Das dritte wichtige Merkmal der Konusverbindung neben der Stabilität und Dauerhaftigkeit ist ihre Dichtigkeit. Ein Konus ist bei hochpräziser Fertigung praktisch vollständig dicht (Abb. 3). Die Rolle des Mikrospalts ist für mich erwiesen Ist Ankylos wirklich 100-prozentig dicht? In einzelnen Studien werden Zweifel geäussert. Nentwig: Diese Untersuchungen waren zum Teil methodisch nicht korrekt. Eine Konusverbindung ist bei geeigneter, das heißt ausreichend präziser Herstellungstechnologie luftdicht und damit auch bakteriendicht. In eigenen Untersuchungen konnten wir das zweifelsfrei nachweisen. Es ist leicht festzustellen, dass bei Ankylos kein unangenehmer Geruch auftritt, wenn ein Aufbauteil gewechselt wird. Sie können die Dichtigkeit also buchstäblich riechen. Wie sehen Sie die derzeitige Diskussion über Mikrospalt, Mikrobeweglichkeit und bakterielle Kontamination als Ursachen für den immer noch verbreiteten trichterförmigen Knochenabbau? Nentwig: Für mich ist aufgrund tierexperimenteller Befunde erwiesen, dass bakterielle Kontamination und der Grad der Mikrobeweglichkeit zwischen Implantat und Aufbau die Ursache für dieses Phänomen sind. Bei Kaubelastungen mit wechselnden Richtungsvektoren tritt durch das Öffnen und Schließen des peripheren Fügespaltes ein Art Pumpeffekt auf. Dies ist auf hochauflösenden Videoaufnahmen eindrucksvoll zu sehen, die in der Frankfurter Klinik vor kurzem durch Diplom-Ingenieur Holger Zipprich durchgeführt wurden. Diese Aufnahmen sind im Internet publiziert (http://www.kgu. de/zzmk/werkstoffkunde). Der Pumpeffekt führt zum Ausschwemmen von Mikroorganismen aus den Spalträumen und damit zu entzündlichen Infiltraten im periimplantären Gewebe. Ein Versatz des Fügespaltes nach innen, das sogenannte Platform-Switching, wird heute von den meisten Implantologen als hilfreich angesehen, um den zervikalen Knochenverlust einzudämmen. Jedoch kann erst bei Verwendung einer kraftund formschlüssigen Konusverbindung garantiert werden, dass wie bei Ankylos ein virtuell einteiliger Implantatkörper entsteht. Dadurch ist ein Infektionsrisiko von innen für den zervikalen Knochen auszuschließen. Der Knochen wächst in vielen Fällen sogar über die Implantatschulter. Wann konnte das erste von Ihnen entwickelte Implantat klinisch eingesetzt werden? Nentwig: Das war 1987. Gemeinsam mit der Firma Krupp

i d e n t i t y 2 9 Freunde und Erfinder: Georg-Hubertus Nentwig und Walter Moser 1985, im Jahr der Erfindung von Ankylos Medizintechnik hatten wir das System zur Einsatzreife gebracht. Das erste Implantat setzte ich im September 1987. Es handelte sich um eine Freiendsituation im Unterkiefer links, die ich mit einer Verbundbrücke versorgte. Dies tue ich bis heute mit sehr gutem Erfolg, Voraussetzung ist natürlich eine Überkronungsindikation für den endständigen Zahn. Moser: Das Implantatsystem hieß zunächst NM (Nentwig- Moser), die Implantate waren in acht Ausführungen erhältlich. Erste Verkäufe an Dritte erfolgten aber erst im Laufe des Jahres 1993. Da die Medizintechniksparte von Krupp im selben Jahr aufgelöst wurde, war diese Phase jedoch schnell wieder beendet. Nentwig: Im Jahr 1993 trafen wir mit Dr. Werner Groll zusammen, der damals bei Degussa Dental war und heute Geschäftsführer von DENTSPLY Friadent ist. Degussa Dental war daran interessiert, sein zahntechnisch orientiertes Sortiment um zahnärztliche Produkte zu ergänzen. Unser System wurde ab Anfang 1994 unter dem Namen Ankylos von Degussa vermarktet. Im Oktober 2001 übernahm DENTSPLY die Degussa Dental und damit auch Ankylos. Seit 2002 erfolgt die Vermarktung durch DENTSPLY Friadent. prinzipien und Dimensionen von Implantat und Verbindung sind praktisch unverändert (Abb. 4a und 4b, Anmerkung der Redaktion). Es gab natürlich Ergänzungen durch zusätzliche Abutmentlinien, zum Beipiel SynCone oder keramische Abutments. Der früher glatte Schulterbereich ist seit 2005 mikrorau. Dies ist bei der heute favorisierten leicht subkrestalen Platzierung sicher günstiger. Damals war man der Überzeugung, dass eine glatte Schulter Vorteile bei der Behandlung einer sich gegebenenfalls einstellenden Periimplantitis bringt. Durch unsere Nachuntersuchungen stellte sich jedoch heraus, dass eine Periimplantitis bei Ankylos ein äußerst seltenes Ereignis ist. Die grundlegenden Konstruktionsprinzipien und Dimensionen sind vollständig konstant geblieben Das Konstruktionsprinzip von Ankylos wird inzwischen von anderen Anbietern kopiert. Sehen Sie noch Entwicklungsmöglichkeiten im Bereich des Gewindes oder der Implantat- Aufbau-Verbindung? Nentwig: Wenn ich noch einmal von vorn beginnen müsste, würde ich es genauso machen wie damals. Die Konstruktions- Auf Safari in Tansania: 20 Jahre nach der ersten Implantation wird Ankylos weltweit erfolgreich eingesetzt

3 0 i d e n t i t y 4a_ 4b_ 4a_Konstruktionsprinzip von Ankylos, wie es im Jahr 1985 entworfen wurde (Implantat mit Standard-Aufbau) 4b_Ankylos 2007: 20 Jahre später sind Konstruktionsprinzip und Dimensionen unverändert. Neu sind nur die mikroraue Schulter und Stirnseite, eine größere Auswahl an Implantatgrößen und Aufbauvarianten (Implantat mit Balance Aufbau Titan) und die Möglichkeit der subkrestalen Platzierung Wie sieht es mit dem Implantatgewinde aus? Wird im Zuge der Biologisierung von Implantatoberflächen noch ein Gewinde notwendig sein? Moser: Die Geometrie des Ankylos-Implantatgewindes ist technisch und biomechanisch ausgereizt. Ein Gewinde wird aber für eine hohe Primärstabilität immer notwendig sein. Nentwig: Das sehe ich auch so. Beim Ankylos-Implantat kommt hinzu, dass durch den Erhalt des zervikalen Knochens die effektive Knochenverankerung bestehen bleibt. Wir können deshalb mit vergleichbarer Prognose kürzere Implantate einsetzen. Wir haben dies in einer neuen Untersuchung dokumentiert, bei der kurze Implantate in Kombination mit Knochentraining Verwendung fanden. Über einen Zeitraum von fünf Jahren gingen von 758 Implantaten nur 15 verloren. Wie sieht die Erfolgsquote von Ankylos über alle Indik ationen aus? Nentwig: Zum Stichtag 31. Juni 2007 haben wir in der Frankfurter Klinik 8.747 Implantate über einen Zeitraum von 16 Jahren dokumentiert. Die Verlustrate beträgt nur zwei Prozent. Das Ankylos-System unterscheidet sich auch in der Prothetik deutlich von anderen Implantatsystemen. Können Sie dazu ein paar Worte sagen? Moser: Ein Implantatsystem ist nur so gut wie seine praktische Anwendbarkeit. Deshalb haben wir bei der Entwicklung von Ankylos darauf geachtet, dass das System auch in der Anwendung so einfach wie möglich ist. Ich möchte zunächst etwas zur Operationstechnik sagen. Hier muss die Abfolge der Instrumente, deren mechanische Funktion und Handhabung sicher und durchdacht sein. Für die Entwicklung und Detailkonstruktion des Instrumentensets habe ich dreimal so viel Zeit verwendet wie für die Implantatkomponenten selbst. Da ich in dieser Zeit bereits in der Schweiz lebte, haben wir die Prototypen zusammen mit einem schweizerischen Instrumentenbauer realisiert. Ein Implantatsystem ist nur so gut wie seine praktische Anwendbarkeit Nentwig: Als Chirurg kann ich bestätigen, dass das System bestens funktioniert. Sehr schön ist auch, dass das Weichgewebe bei unserem System über die Schulter wächst und nach dem Verbinden des Aufbaus für einen dichten Abschluss im Durchtrittsbereich sorgt. Bei der Freilegung muss ich dann

i d e n t i t y 3 1 nur dasjenige Weichgewebe entfernen, das auf der Stirnseite direkt über der Konusöffnung liegt. Und wie sieht es mit der Prothetik aus? Gibt es Probleme mit der Übertragung der Aufbaupositionen? Nentwig: Auch im prothetischen Bereich ist das System denkbar einfach. Für die Standardaufbauten gibt es konfektionierte Abformpfosten, bei den Balance-Aufbauten erfolgt die Auswahl und Ausrichtung im Labor. Abhängig vom periimplantären Weichgewebe individualisiert der Zahntechniker die Aufbauten und fertigt einen einfachen Übertragungsschlüssel an. Meine prothetischen Kollegen sind von der freien Positionierbarkeit der Aufbauten im Zahnbogen überzeugt. Bei unterschiedlicher Achsrichtung der enossalen Implantate lässt sich auch bei mehreren Implantaten leicht eine gemeinsame parallele Einschubrichtung finden. Durch die sehr schlanken Aufbauten ist viel Platz für die Weichgewebe vorhanden, was besonders im ästhetischen Bereich eine Rolle spielt. Man kann also sagen, dass auch die Prothetik biologisch und mechanisch konsequent zu Ende gedacht ist. Herr Professor Nentwig, Herr Doktor Moser, wir danken Ihnen herzlich für das interessante Interview. n Georg-Hubertus Nentwig Jahrgang 1951, aufgewachsen in München, verheiratet, ein Sohn (11 Jahre). Nentwig begann 1979 als Assistent an der kieferchirurgischen Klinik der Ludwig-Maximilians-Universität München. 1982 erhielt er die Fachgebietsbezeichnung Oralchirurgie. 1986 habilitierte er sich zum Thema Früh- und Spätversorgung des Frontzahntraumas mithilfe keramischer Stifte, also bereits einem implantologischen Thema. 1988 erhielt Nentwig eine C2-Professur an der Münchner Kieferchirurgie. Seit 1991 ist er Direktor der Poliklinik für Zahnärztliche Chirurgie der Universität Frankfurt am Main, seit 2002 umbenannt in Poliklinik für Zahnärztliche Chirurgie und Implantologie. Seit 2003 ist Nentwig Fellow des Royal College of Surgeons (London). Walter Moser Jahrgang 1955, aufgewachsen in Ellwangen (Württemberg). Moser begann im Jahr 1982 als Assistent an der Abteilung für Metallkunde der Technischen Universität München. Seinen Dr.-Ing. absolvierte er 1988 in München zu einem werkstoffkundlichen Thema im Rahmen eines Hüft-Implantat-Projekts. In der Folgezeit arbeitete Moser nacheinander als Entwicklungsleiter bei zwei Herstellern orthopädischer Produkte. Seit 1999 ist er technischer Direktor bei einem schweizerischen Hersteller für Gelenkprothesen und für die Entwicklung und den Vertrieb chirurgischer Navigationssysteme verantwortlich.