The effects of dental implant macrodesign on the success of prosthetic replacement

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Currently dental implantation is widely used in the areas of denture defects during the orthopedic rehabilitation of the patients. The clinical success of the implantation-related prosthetic replacement depends on multiple factors, including the macrodesign of the implant (the specific features of its structure: the shape, the characteristics and the number of thread turns). However, there are not so many comparative clinical trials exploring the effects of the main characteristics of the implant on the success of prosthetic procedures. For the practical dentist, the problem of selecting the implant system remains topical, which is why the proposed review is focused on the effects of the dental implant macrodesign on the success of implantation. The search of publications was arranged in the PubMed and eLibrary search engines using the “dental implant”, “dental implant macro-design”, “number of dental implant turns” and “implant thread characteristics” search enquiries with focusing on the research works evaluating the effects of the main characteristics of the implant in terms of primary stability and osteointegration. Various geometric parameters of the implant were analyzed, such as the shape, the length, the diameter and the thread characteristics, with further evaluating their significance for optimal tension distribution, as well as the effects on bone remodeling during the process of osteointegration. The successful implantation is being achieved by synergetic combination of numerous factors. The majority of investigators adhere to the opinion that implants shall be selected individually for each specific case with taking into consideration the local and general factors. However, the characteristics of the implant thread and the number of its thread turns improve the primary stability and represent a prerequisite for successful osteointegration. The choice of implant thread construction plays an important role for a treatment result. It was shown that the macrodesign of the implant, specifically its shape (cone), its length and diameter, higher thread width and depth, lesser thread pitch and higher numbers of thread turns influence the primary stability. Specifically these characteristics, according to our opinion, assure the success of dental implantation.

About the authors

Andrey N. Nikolaenko

Samara State Medical University

Email: nikolaenko.83@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0003-3411-4172
SPIN-code: 2651-4331

MD, PhD, Associate Professor

Russian Federation, Samara

Mikhail A. Postnikov

Samara State Medical University

Email: m.a.postnikov@samsmu.ru
ORCID iD: 0000-0002-2232-8870
SPIN-code: 6696-8870

MD, PhD, Professor

Russian Federation, Samara

Nikolay V. Popov

Samara State Medical University

Email: n.v.popov@samsmu.ru
ORCID iD: 0000-0003-4454-984X
SPIN-code: 3349-4901

MD, PhD, Associate Professor

Russian Federation, Samara

Alexander P. Borisov

Samara State Medical University

Email: dr_borisov71@mail.ru
ORCID iD: 0009-0008-9562-6394
SPIN-code: 8516-6174

MD, PhD, Associate Professor

Russian Federation, Samara

Anastasia A. Kiiko

Samara State Medical University

Author for correspondence.
Email: Pavlova_164@mail.ru
SPIN-code: 1102-1824
Russian Federation, Samara

References

  1. Zhong S, Chen M, Gao R, Shu C. Dental implant restoration for dentition defects improves clinical efficacy, masticatory function and patient comfort. Am J Transl Res. 2022;14(9):6399–6406.
  2. Peng K, Zhou Y, Dai Y, et al. The effect of denture restoration and dental implant restoration in the treatment of dentition defect: a systematic review and meta-analysis. Ann Palliat Med. 2021;10(3):3267–3276. doi: 10.21037/apm-21-421
  3. Meade MJ, Dreyer CW. Tooth agenesis: An overview of diagnosis, aetiology and management. Jpn Dent Sci Rev. 2023;59:209–218. doi: 10.1016/j.jdsr.2023.07.001
  4. Sailer I, Karasan D, Todorovic A, et al. Prosthetic failures in dental implant therapy. Periodontol 2000. 2022;88(1):130–144. doi: 10.1111/prd.12416
  5. Никитина Л.И., Громова А.С. Стоматологическая реабилитация больных с полной (вторичной) адентией с использованием дентальных имплантатов // Acta Medica Eurasica. 2022. № 3. С. 29–35. [Nikitina LI, Gromova AS. Dental rehabilitation of patients with complete (secondary) adentia using dental implants. Acta Medica Eurasica. 2022;(3):29–35]. EDN: AOVHYG doi: 10.47026/2413-4864-2022-3-29-35
  6. Duong HY, Roccuzzo A, Stähli А, et al. Oral health‐related quality of life of patients rehabilitated with fixed and removable implant‐supported dental prostheses. Periodontol 2000. 2022;88(1):201–237. doi: 10.1111/prd.12419
  7. Inchingolo AM, Malcangi G, Ferrante L, et al. Surface coatings of dental implants: A review. J Funct Biomater. 2023;14(5):287. doi: 10.3390/jfb14050287
  8. Hao CP, Cao NJ, Zhu YH, Wang W. The osseointegration and stability of dental implants with different surface treatments in animal models: A network meta-analysis. Sci Rep. 2021;11(1):13849. doi: 10.1038/s41598-021-93307-4
  9. Chatzopoulos GS, Wolff LF. Survival rates and factors affecting the outcome following immediate and delayed implant placement: A retrospective study. J Clin Med. 2022;11(15):4598. doi: 10.3390/jcm11154598
  10. Jain S, Hemavardhini A, Ranjan M, et al. Evaluation of survival rates of dental implants and the risk factors: A retrospective follow-up study. Cureus. 2024;16(3):e55360. doi: 10.7759/cureus.55360
  11. Yang Y, Hu H, Zeng M, et al. The survival rates and risk factors of implants in the early stage: A retrospective study. BMC Oral Health. 2021;21(1):293. doi: 10.1186/s12903-021-01651-8
  12. Kupka JR, König J, Al-Nawas B, et al. How far can we go? A 20-year meta-analysis of dental implant survival rates. Clin Oral Invest. 2024;28(10):541. doi: 10.1007/s00784-024-05929-3
  13. Ryoo KS, Kim PJ, Kim S, et al. A retrospective study of the long-term survival of RESTORE dental implants with resorbable blast media surface. J Periodontal Implant Sci. 2023;53(6):444–452. doi: 10.5051/jpis.2203340167
  14. Chrcanovic BR, Albrektsson T, Wennerberg A. Reasons for failures of oral implants. J Oral Rehabil. 2014;41(6):443–476. doi: 10.1111/joor.12157
  15. Walter N, Stich T, Docheva D, et al. Evolution of implants and advancements for osseointegration: A narrative review. Injury. 2022;53(3):S69–S73. doi: 10.1016/j.injury.2022.05.057
  16. Хаитов А.К., Стрельников Е.В., Королев А.А. Механизмы и факторы, влияющие на остеоинтеграцию дентальных имплантатов (обзор литературы) // Тверской медицинский журнал. 2022. № 5. С. 53–55. [Khaitov AK, Strelnikov EV, Korolev AA. Mechanisms and factors, affecting the osseointegration of dental implants (literature review). Tverskoi meditsinskii zhurnal. 2022;(5):53–55]. EDN: EHDCVM
  17. Olmedo-Gaya MV, Romero-Olid MN, Ocaña-Peinado FM. Influence of different surgical techniques on primary implant stability in the posterior maxilla: A randomized controlled clinical trial. Clin Oral Investig. 2023;27(7):3499–3508. doi: 10.1007/s00784-023-04962-y
  18. Султанов А.А., Первов Ю.Ю., Яценко А.К. Физико-химические свойства имплантатов и их взаимодействие с окружающими тканями и средами полости рта (обзор литературы) // Вятский медицинский вестник. 2019. № 2. С. 80–86. [Sultanov AA, Pervov Yu, Yatsenko AK. Physical and chemical properties of implants, their interaction with surrounding tissues and environments of the oral cavity (literature review). Medical newsletter of Vyatka. 2019;(2):80–86]. EDN: WRSCOO
  19. Ivanova V, Chenchev I, Zlatev S, Mijiritsky E. Correlation between primary, secondary stability, bone density, percentage of vital bone formation and implant size. Int J Environ Res Public Health. 2021;18(13):6994. doi: 10.3390/ijerph18136994
  20. Kreve S, Ferreira I, da Costa Valente ML, dos Reis AC. Relationship between dental implant macro-design and osseointegration: A systematic review. Oral Maxillofac Surg. 2024;28(1):1–14. doi: 10.1007/s10006-022-01116-4
  21. Javed F, Ahmed HB, Crespi R, Romanos GE. Role of primary stability for successful osseointegration of dental implants: Factors of influence and evaluation. Interv Med Appl Sci. 2013;5(4):162–167. doi: 10.1556/IMAS.5.2013.4.3
  22. Saha S, Roy S. Metallic dental implants wear mechanisms, materials, and manufacturing processes: A literature review. Materials (Basel). 2023;16(1):161. doi: 10.3390/ma16010161
  23. Elias CN. Factors affecting the success of dental implants. In book: Implant dentistry: A rapidly evolving practice. ResearchGate; 2011. doi: 10.5772/18746
  24. Lozano-Carrascal N, Salomó-Coll O, Gilabert-Cerdà M. Effect of implant macro-design on primary stability: A prospective clinical study. Med Oral Patol Oral Cir Bucal. 2016;21(2):e214–e221. doi: 10.4317/medoral.21024
  25. Heimes D, Becker P, Pabst A, et al. How does dental implant macrogeometry affect primary implant stability? A narrative review. Int J Implant Dent. 2023;9(1):20. doi: 10.1186/s40729-023-00485-z
  26. Студеникин Р.В., Сущенко А.В., Мамедо А.А. Влияние геометрических параметров дентальных имплантатов на вторичную стабильность и процесс остеоинтеграции в зависимости от типа кости // Эндодонтия Today. 2023. Т. 21, № 2. С. 148–153. [Studenikin RV, Sushchenko AV, Mamedo AA. Influence of geometrical parameters of dental implants on secondary stability and osseointegration process depending on the type of bone. Endodontics Today. 2023;21(2):148–153]. EDN: KJICRI doi: 10.36377/1683-2981-2023-21-2-148-153
  27. Gehrke SA, Frugis VL, Shibli JA, et al. Influence of implant design (cylindrical and conical) in the load transfer surrounding long (13 mm) and short (7 mm) length implants: A photoelastic analysis. Оpen Dent J. 2016:10:522–530. doi: 10.2174/1874210601610010522
  28. Huang YuC, Huang YeC, Ding SJ. Primary stability of implant placement and loading related to dental implant materials and designs: A literature review. J Dent Sci. 2023;18(4):1467–1476. doi: 10.1016/j.jds.2023.06.010
  29. Aragoneses JM, Aragoneses J, Brugal VA, et al. Relationship between implant length and implant stability of single-implant restorations: A 12-month follow-up clinical study. Medicina (Kaunas). 2020; 56(6):263. doi: 10.3390/medicina56060263
  30. Vazouras K, de Souza AB, Gholami H, et al. Effect of time in function on the predictability of short dental implants (≤6 mm): A meta-analysis. J Oral Rehabil. 2020;47(3):403–415. doi: 10.1111/joor.12925
  31. Cahyaningtyas NA, Miranda A, Metta P, Bawono CA. Dental implant macrodesign features in the past 10 years: A systematic review. J Indian Soc Periodontol. 2023;27(2):131–139. doi: 10.4103/jisp.jisp_676_21
  32. Herrmann J, Hentschel A, Glauche I, et al. Implant survival and patient satisfaction of reduced diameter implants made from a titanium-zirconium alloy: A retrospective cohort study with 550 implants in 311 patients. J Craniomaxillofac Surg. 2016;44(12):1940–1944. doi: 10.1016/j.jcms.2016. 09.007
  33. Romanos GE, Schesni A, Nentwig GH, et al. Impact of implant diameter on success and survival of dental implants: An observational cohort study. Prosthesis. 2023;5(3):888–897. doi: 10.3390/prosthesis5030062
  34. Mously EA. Impact of implant diameter on the early survival rate of dental implants in the Saudi population: A one-year retrospective study. Cureus. 2023;15(4):e37765. doi: 10.7759/cureus.37765
  35. Valente F, Scarano A, Murmura G, et al. Collagen fibres orientation in the bone matrix around dental implants: Does the implant’s thread design play a role? Int J Mol Sci. 2021;22(15):7860. doi: 10.3390/ijms22157860
  36. Carmo Filho LC, Faot F, Madruga MM, et al. Effect of implant macrogeometry on peri-implant healing outcomes: A randomized clinical trial. Clin Oral Investig. 2019;23(2):567–575. doi: 10.1007/s00784-018-2463-5
  37. Moulyashree M, Mahantesha S. Configurations of implant threads: A review. Sch J Dent Sci. 2023;10(5):86–90. doi: 10.36347/sjds.2023.v10i05.002
  38. Menini M, Bagnasco F, Calimodio I, et al. Influence of implant thread morphology on primary stability: A prospective clinical study. Biomed Res Int. 2020;2020:6974050. doi: 10.1155/2020/6974050
  39. Sadr K, Pakdel SM. A 3-D finite element analysis of the effect of dental implant thread angle on stress distribution in the surrounding bone. J Dent Res Dent Clin Dent Prospects. 2022;16(1):53–61. doi: 10.34172/joddd.2022.009
  40. Наумович С.А., Головко А.И. Анализ факторов, влияющих на процесс остеоинтеграции дентальных имплантатов при планировании ортопедического лечения // Современная стоматология. 2019. № 3. С. 44–50. [Naumovich SA, Golovko AI. Analysis of factors affecting the process of osseointegration of dental implants when planning orthopedic treatment. Sovremennaia stomatologiia. 2019;(3):44–50]. EDN: RKKNTY
  41. Kaplun D, Avetikov D, Lokes К, Ivanytska O. Comparative characteristics of the properties of dental implants depending on the design, shape and surface in the experiment. Stomatologija.2023;25(1):21–25.
  42. Falco A, Berardini M, Trisi P. Correlation between implant geometry, implant surface, insertion torque, and primary stability: In vitro biomechanical analysis. Int J Oral Maxillofac Implants. 2018;33(4):824–830. doi: 10.11607/jomi.6285

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Design of dental implants. Illustration is owned by Conexão Sistemas e Prótese Company, Brazil, distributed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike-3.0 license [23].

Download (1MB)
Indexing metadata
3. Fig.2. Implant Length (l): а — standard (13 mm) and short (7 mm) cylindrical and conical implants (4 mm diameter); b — implants with abutments. The images are distributed under to the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 license (CC-BY 4.0) [27].

Download (1MB)
Indexing metadata
4. Fig.3. Main characteristics of the implant thread (apical surface angle — the angle between the thread surface and the horizontal to the longitudinal axis of the implant; pitch— the distance from the thread center to the next thread turn along the longitudinal axis of the implant, or the length of the implant, divided by the number of thread turns; thread slope angle — the angle between the thread spiral and the horizontal to the longitudinal axis of the implant; thread width — the distance between the most coronal and the most apical part of the said thread; thread depth — the distance between the external contour of the thread and the implant base body) [25]. The images are distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Download (1MB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».