Para que un tratamiento implantario tenga éxito, uno de los prerrequisitos es que el implante sea colocado con estabilidad primaria y se integre con éxito al hueso maxilar o mandibular en una posición prostodóntica debidamente planificada. Para que se produzca la osteointegración de un implante, es esencial que el hueso, como "tejido vivo", sea tratado cuidadosamente durante el procedimiento de colocación del implante. Por lo tanto, los clínicos deben comprender la composición y la naturaleza del hueso in vivo antes de emprender cualquier procedimiento de colocación de implantes dentales.

El requisito para que los implantes sean colocados en la posición correcta, determinada prostodónticamente, significa con frecuencia que existe una falta de volumen óseo para insertar los implantes por completo. Los implantes que no se encuentran completamente cubiertos por el hueso pueden correr el riesgo de sufrir diversas complicaciones, como una recesión de los tejidos blandos, inflamación e infecciones debidas a la colonización de la superficie expuesta del implante con biofilms bacterianos, e incluso la pérdida del implante debido a un insuficiente soporte óseo. Los procedimientos de injerto para aumentar el volumen ósea son a menudo necesarios para asegurar que los implantes estén totalmente cubiertos por el hueso. Este módulo describe la composición y la naturaleza del hueso, como “tejido vivo”, los materiales de injerto utilizados en implantología dental, así como los diferentes modos de cicatrización de los distintos injertos.

En la primera parte de este módulo se describen los aspectos básicos de la biología ósea. Esto se divide en tres partes: la anatomía ósea, que puede dividirse en anatomía macroscópica y microscópica; el modelado y la remodelación del hueso; y los componentes óseos, tanto celulares como no celulares.

El esqueleto cambia a lo largo de la vida de una persona debido al crecimiento, el modelado y la remodelación. Durante la infancia, estos cambios se caracterizan por la formación y el crecimiento de los huesos, lo que se traduce en el desarrollo de estructuras esqueléticas características de la forma y el aspecto de los adultos.

En ninguna otra parte es este proceso más drástico que en relación al crecimiento y desarrollo del cráneo, desde la etapa embrionaria hasta el crecimiento postnatal y la edad adulta. Durante este tiempo, el maxilar y la mandíbula también se desarrollan y crecen junto con la erupción de los dientes. El proceso mediante el cual los huesos adquieren su forma y tamaño se denomina modelado óseo. Durante el modelado óseo, el crecimiento aposicional de tejido óseo se produce sobre las superficies externas e internas de los huesos y generalmente aumenta la cantidad total de masa ósea.

Macroscópicamente, el hueso se clasifica como hueso cortical (o compacto) y hueso esponjoso (o trabecular). En esta imagen de la cabeza del fémur, el aspecto exterior o superficial del hueso corresponde al hueso de tipo cortical o compacto. El aspecto interno, o central, corresponde al hueso esponjoso o trabecular, como puede verse en este corte transversal del fémur. La médula ósea se encuentra dentro del compartimento esponjoso del hueso.

El hueso cortical está formado principalmente por osteonas, que también se conocen como sistemas de Havers. Cada osteona contiene vasos sanguíneos y nervios en un canal central, rodeado de capas de hueso compacto. En un corte transversal al microscopio, las osteonas suelen aparecer como círculos concéntricos.

El hueso esponjoso está formado por una estructura ósea organizada en un entramado tridimensional denominado trabéculas. Los espacios están llenos de médula y vasos sanguíneos. La médula ósea es un tejido conectivo especializado que produce glóbulos rojos y muchos glóbulos blancos, plaquetas y células formadoras de hueso. También contiene células grasas y otros elementos del tejido conectivo.

Bajo mayor aumento, el hueso puede clasificarse como fibrilar o laminar. El hueso fibrilar es un hueso inmaduro que se forma rápidamente durante el crecimiento fetal o después de una lesión del hueso maduro, por ejemplo, después de una fractura o cuando se ha extraído un diente. El hueso fibrilar se forma para rellenar rápidamente un defecto en el hueso y sus fibrillas de colágeno tienen una orientación aleatoria. El hueso fibrilar es mecánicamente débil y pronto es sustituido por el hueso laminar. El hueso laminar es un hueso maduro que tiene una orientación regular y paralela de las fibrillas de colágeno, que forman capas distintas. El hueso laminar es mecánicamente fuerte.

La remodelación ósea es el proceso mediante el que el hueso se renueva. La remodelación ósea es esencial para regular el equilibrio mineral óseo con el fin de mantener su resistencia. El estrés y la tensión que sufre el hueso durante su funcionamiento normal provocan microdaños. El proceso de remodelación elimina el hueso dañado y lo sustituye por nuevo hueso. Este proceso permite al organismo reparar los microdaños en la matriz ósea y evitar la acumulación de estos en un hueso más viejo, lo que podría provocar una reducción de la fuerza y la rigidez del hueso y una menor resistencia a las fracturas. La remodelación permite al hueso adaptarse a las necesidades mecánicas cambiantes durante la vida de un individuo. Si hay un desequilibrio en el proceso de remodelación, puede producirse una disminución gradual de la densidad ósea a lo largo del tiempo, causando osteoporosis.

La remodelación ósea es un proceso de renovación ósea que dura toda la vida y que también se denomina recambio óseo. Las tasas anuales de recambio se sitúan entre el 30% y el 100% durante el crecimiento en niños, en contraste con los adultos, en los que se esperan tasas del 5% al 15%. La remodelación ósea consta de cuatro etapas. Durante la resorción, las células especializadas, llamadas osteoclastos, se activan y disuelven o resorben el hueso viejo. En la fase de reversión, comienzan a aparecer células formadoras de hueso, u osteoblastos, sobre la superficie del hueso resorbido. Durante la fase de formación, los osteoblastos depositan nuevo hueso, u osteoide, para sustituir completamente el hueso resorbido. La etapa final es la mineralización, cuando la hidroxiapatita se incorpora al osteoide. Estas células especializadas se describen con mayor detalle más adelante en este módulo. Durante la remodelación, la resorción y la formación ósea están estrechamente relacionadas. En condiciones normales de salud en adultos, la resorción y la aposición ósea durante la remodelación están equilibradas en el tiempo, espacio y cantidad, de modo que la masa ósea del cuerpo permanece más o menos constante.

A continuación, se examinan los componentes del hueso. El hueso está formado por aproximadamente un 10% de células y un 90% de matriz extracelular. Las células óseas son los osteoblastos, las células de revestimiento óseo, los osteocitos y los osteoclastos. La matriz extracelular está formada por un 35% de material orgánico y un 65% de material inorgánico. A continuación se describen con más detalle cada uno de estos componentes.

Ahora se describirán las células del hueso. Los osteoblastos son células óseas que forman nuevo hueso. Son células grandes y contienen un núcleo. Trabajan en grupos para depositar una matriz de colágeno llamada osteoide. Los osteoblastos también producen factores de crecimiento, como las proteínas morfogenéticas óseas, que pueden estimular la cicatrización del hueso.

Los osteocitos son osteoblastos que quedan atrapados dentro de la matriz ósea calcificada. Aproximadamente el 10% de los osteoblastos se convierte en osteocitos. Los osteocitos residen dentro de pequeñas cavidades en el hueso, las lagunas osteocíticas. Los osteocitos están interconectados entre sí y con los osteoblastos y las células de revestimiento de la superficie del hueso. No se conoce la función exacta de los osteocitos. Sin embargo, se cree que juegan un rol importante en la regulación de los osteoblastos y los osteoclastos.

Los osteoblastos restantes que no se convierten en osteocitos se convierten en células de revestimiento del hueso o sufren la muerte celular. Las células de revestimiento ocupan la superficie del hueso mineralizado con la función principal de proporcionar la transferencia nutricional desde la superficie del hueso a los osteocitos dentro de la matriz calcificada.

Los osteoclastos son las células que resorben el hueso y pueden verse en este corte histológico como células multinucleadas que recubren la superficie del hueso donde se produce la resorción. La resorción es el proceso mediante el cual se elimina el mineral óseo, que forma parte del proceso normal de remodelación ósea. Se cree que la multinucleación mejora la eficacia de estas células para la resorción ósea.

A continuación, se describe la matriz ósea extracelular. La matriz ósea extracelular está formada por un 35% de material orgánico y un 65% de material inorgánico. Alrededor del 90% de la fase orgánica son fibras de colágeno de tipo I, mientras que el 10% restante está formado por diversas proteínas no colágenas. La matriz ósea también contiene factores de crecimiento, como las proteínas morfogenéticas óseas, importantes para la cicatrización del hueso. La fase inorgánica de la matriz ósea está formada por hidroxiapatita carbonatada de baja cristalinidad.

Aspectos básicos de la biología ósea, puntos clave de aprendizaje: Macroscópicamente, el hueso tiene un compartimento cortical y otro esponjoso. Microscópicamente, el hueso se caracteriza por ser un hueso fibrilar o inmaduro, y un hueso laminar o maduro. El hueso está compuesto básicamente por un 10% de células y un 90% de matriz extracelular. Las principales células óseas son los osteoblastos, los osteocitos, las células de revestimiento y los osteoclastos. La matriz ósea extracelular está compuesta por un 35% de material orgánico y un 65% de material inorgánico. El modelado se refiere a la formación y el crecimiento de los huesos. La remodelación se refiere al recambio continuo y normal del hueso.

En la siguiente sección se describen los injertos y sustitutos óseos. Los injertos óseos y los sustitutos óseos pueden clasificarse según su fuente de origen en relación al destinatario previsto. Los injertos óseos autógenos se obtienen del mismo individuo. También se denominan injertos óseos autólogos. Los injertos óseos alogénicos se obtienen de un individuo de la misma especie y genéticamente distinto, y también se denominan aloinjertos. En cambio, los injertos óseos xenogénicos, o xenoinjertos, se obtienen de una especie diferente a la del receptor previsto. Los sustitutos óseos aloplásticos son materiales producidos sintéticamente.

Un injerto óseo autógeno, o un autoinjerto, se refiere al hueso procedente de un mismo paciente, y puede recolectarse de diferentes zonas intraorales o extraorales. El hueso intraoral suele recolectarse del tejido óseo adyacente a la zona del defecto, que es una buena fuente de hueso autógeno cuando se necesitan volúmenes relativamente pequeños de material de injerto. En aquellos casos en los que se necesitan cantidades mayores, el hueso puede recolectarse de la rama mandibular anterior o de la sínfisis mandibular, como se muestra en esta imagen clínica. Cuando se necesitan cantidades aún mayores de hueso, puede ser necesaria la recolección extraoral de zonas donantes como el hueso ilíaco, la tibia y el cráneo. Los bloques óseos son grandes piezas de hueso autógeno.El hueso autógeno que ha sido recolectado con raspadores y cinceles se presenta en forma de pequeñas virutas y se denomina injerto particulado. Los injertos particulados también pueden estar compuestos a partir de injertos en bloque utilizando fresadoras especiales para desintegrar el bloque.

Por último, los sustitutos óseos aloplásticos son sustitutos producidos sintéticamente en el laboratorio, como la hidroxiapatita, el fosfato beta-tricálcico, los polímeros, los biovidrios, el titanio o sus combinaciones. Este es un ejemplo de sustituto óseo aloplástico fabricado a base de fosfato cálcico bifásico compuesto por un 60% de hidroxiapatita y un 40% de fosfato beta-tricálcico

Clasificación de los injertos y sustitutos óseos, puntos clave de aprendizaje: Los injertos y sustitutos óseos pueden clasificarse en función de su origen en relación al destinatario previsto. Los injertos y sustitutos óseos pueden clasificarse como hueso autógeno, hueso alogénico, hueso xenogénico, o sustituto óseo aloplástico.

Independientemente del tipo de aumento óseo que se requiera, el tipo de injerto o sustituto óseo que se utilice debería ser capaz de integrarse al hueso del hospedero y/o al propio implante. Los distintos tipos de injertos poseen diferentes mecanismos de acción, y las propiedades de los materiales pueden influir sobre los resultados de la cicatrización ósea.

Existen tres mecanismos de acción reconocidos a través de los cuales los injertos óseos pueden integrarse con el hueso huésped circundante: La osteogénesis es el mecanismo por el que los osteoblastos presentes en el injerto forman hueso nuevo. En los injertos óseos autógenos, los osteoblastos deben sobrevivir al procedimiento de trasplante para seguir siendo viables y conservar la capacidad de formar hueso nuevo. La osteogénesis también puede producirse mediante construcciones celulares de osteoblastos que se añaden a los injertos y sustitutos óseos. La osteoconducción es el mecanismo por el que se potencia la formación de hueso proporcionando un andamiaje a las células osteogénicas presentes en el entorno local del huésped. Estas células migran y colonizan el andamio y, a continuación, producen hueso nuevo. Por último, la osteoinducción es el mecanismo por el que el injerto induce la formación de hueso estimulando a las células mesenquimales no diferenciadas para que se conviertan en fenotipos osteoblásticos que produzcan hueso.

El hueso autógeno se considera el "estándar de oro" ("gold standard") para la mayoría de los procedimientos de injerto. Dependiendo de la indicación del injerto y de la cantidad de injerto necesaria, el hueso autógeno puede utilizarse en forma de partículas, como injerto en bloque, o como una combinación de ambos. Independientemente de la forma, la cicatrización del injerto óseo autógeno implica una secuencia de fases específicas pero superpuestas. La colocación del injerto durante la cirugía da lugar a la formación de un hematoma en la zona quirúrgica y alrededor del injerto. El procedimiento quirúrgico también evoca una reacción inflamatoria aguda consistente con todo tipo de traumatismo tisular. Además de las células inflamatorias, los precursores de osteoblastos y osteoclastos migran a la herida. En el plazo de un día, comienza a formarse tejido de granulación mediante la proliferación de elementos vasculares del hueso circundante del hospedero. A continuación, comienza la resorción osteoclástica del injerto, lo que provoca la liberación de proteínas morfogenéticas óseas de la matriz ósea. La liberación de proteínas morfogenéticas óseas señala el inicio de la actividad osteoinductiva. Paralelamente a la actividad osteoclástica, los osteoblastos del lecho del hospedero comienzan a migrar hacia la herida y hacia el injerto y empiezan a producir nuevo hueso, lo cual es coherente / consecuente / consistente con la osteoconducción. El injerto participa gradualmente en el proceso normal de remodelación, incluyendo la resorción ósea y la formación de nuevo hueso, lo que finalmente conduce a la incorporación y sustitución del injerto.

La incorporación de un sustituto de injerto óseo se asemeja a la del hueso autógeno. La integración comienza con la formación de un hematoma e inflamación, seguidos de la formación de tejido de granulación. Sin embargo, a diferencia del hueso autógeno, la integración del sustituto de injerto óseo continua con la osteoconducción para la gran mayoría de los materiales de sustitución ósea. Los sustitutos óseos no se remodelan de la misma manera que los injertos óseos autógenos, pero pueden sufrir resorción en diversos grados, ya sea mediada por células o por disolución, o ambas. Sin embargo, un gran número de materiales de sustitución ósea apenas se resorben.

El hueso autógeno es el único tipo de injerto que contribuye a la regeneración ósea mediante los tres mecanismos. Los osteoblastos del autoinjerto que sobreviven al procedimiento de extracción y trasplante son responsables de la osteogénesis; el propio injerto proporciona un andamiaje al que migran los osteoblastos de la zona huésped, facilitando la osteoconducción; por último, los factores de crecimiento incluidos en la matriz del injerto y liberados durante la resorción del mismo facilitan la osteoinducción. En este contexto, cabe señalar que sólo cabe esperar que un número limitado de células sobreviva al procedimiento de injerto. Los injertos óseos alogénicos pueden dividirse en dos categorías: mineralizados y desmineralizados. Los aloinjertos mineralizados -por ejemplo, el aloinjerto óseo fresco congelado y el aloinjerto óseo liofilizado- contribuyen a la regeneración ósea principalmente a través de la osteoconducción, pero también pueden poseer cierto potencial de osteoinducción. Por otro lado, se cree que el aloinjerto óseo liofilizado desmineralizado contribuye a la regeneración ósea principalmente a través de la osteoinducción, y sólo secundariamente por osteoconducción. La variación en el procesamiento del material alogénico procedente de bancos de tejidos da lugar a una gran variación en el potencial osteoconductor del hueso liofilizado desmineralizado. Por último, los sustitutos óseos xenogénicos y aloplásticos promueven la formación ósea principalmente a través de la osteoconducción.

El grado de incorporación y sustitución del injerto, su estabilidad dimensional y la duración del proceso de cicatrización dependen de diversos factores. Entre estos factores están el tipo y la forma del injerto, su composición corticocelular, el tamaño del injerto y el tamaño y la morfología del defecto. Asimismo, la calidad de la propia intervención quirúrgica y los aspectos relacionados con la salud sistémica del hospedero desempeñan un papel en los procesos mencionados.

El hueso autógeno particulado tiene la ventaja de una incorporación relativamente rápida en comparación con los bloques de hueso autógeno. Sin embargo, carece de estabilidad estructural durante las primeras fases de cicatrización y, dependiendo del defecto local o de la anatomía del lugar, a menudo debe contenerse, por ejemplo, mediante una membrana de regeneración ósea guiada o una malla. El hueso autógeno particulado también sufre una resorción extensa y bastante imprevisible. A diferencia del hueso autógeno particulado, los bloques óseos proporcionan una buena estabilidad estructural desde las primeras fases de la cicatrización y muestran una mejor estabilidad dimensional; sin embargo, requieren más tiempo para su incorporación, y a menudo se observa una resorción de hasta el 50% del volumen del bloque óseo. Los bloques óseos requieren una fijación durante el periodo de cicatrización.

Existe una gran variación en las características fisicoquímicas de los distintos sustitutos óseos disponibles en el mercado, incluida su composición, el tamaño y la forma de las partículas y las propiedades de superficie. Esto también puede ocurrir dentro del mismo tipo de material sustitutivo del hueso. Las diferencias en las características fisicoquímicas entre los sustitutos óseos pueden influir sobre el resultado de la cicatrización en términos de la cantidad de formación de nuevo hueso, así como del biomaterial residual en la zona del injerto con un determinado sustituto óseo. Las diferencias en la cantidad de formación de nuevo hueso pueden deberse a verdaderas diferencias en el potencial osteoconductor del biomaterial, pero también pueden explicarse en parte por las diferencias en la capacidad de resorción entre los distintos sustitutos óseos, lo que a su vez determina el espacio disponible para la formación de nuevo tejido óseo dentro del lugar del defecto. Por ejemplo, el fosfato beta-tricálcico se sustituye con bastante rapidez, mientras que el hueso bovino sinterizado es resistente a la resorción y estará presente en la zona aumentada durante décadas.

Cicatrización de los injertos óseos, puntos clave de aprendizaje: Existen tres mecanismos de acción mediante los cuales los injertos y sustitutos óseos promueven la regeneración ósea: la osteogénesis, la osteoconducción y la osteoinducción. Solamente los injertos óseos autógenos promueven la regeneración ósea mediante los tres mecanismos. Los injertos alogénicos promueven la regeneración ósea mediante la osteoconducción y la osteoinducción. Los materiales xenogénicos y aloplásticos promueven la regeneración ósea por osteoconducción.

Los injertos de hueso autógeno y de sustituto óseo cicatrizan por fases. Las diferentes características entre los sustitutos óseos, e incluso dentro del mismo tipo de sustituto, dictan el rendimiento en términos de formación ósea. El hueso autógeno particulado se incorpora más rápidamente que un bloque óseo, pero tiene menos estabilidad dimensional. La formación de hueso en un defecto injertado con un sustituto óseo depende del potencial osteoconductor del material y de su capacidad de resorción.

Principios biológicos de los injertos óseos, resumen del módulo: El hueso está compuesto por varios tipos de células y una matriz mineralizada. Los injertos óseos pueden clasificarse como autógenos, alogénicos, xenogénicos o aloplásticos. Existen tres mecanismos de acción mediante los cuales los injertos óseos promueven la regeneración ósea: la osteogénesis, la osteoconducción y la osteoinducción. Solamente los injertos óseos autógenos promueven la regeneración ósea mediante los tres mecanismos; los xenoinjertos y los aloinjertos pueden promover la regeneración ósea mediante la osteoconducción. El hueso autógeno particulado se incorpora más rápidamente en comparación con un bloque de hueso autógeno, pero tiene menor estabilidad dimensional. La formación de hueso en un defecto injertado con un sustituto óseo depende del potencial osteoconductor del material y también de su capacidad de resorción.