Silindirik ve konik implantların D1-D4 kemik densitesindeki çenelerde meydana getirdiği stresin sonlu elemanlar analizi ile incelenmesi

Abstract

Amaç: Diş hekimliğinde SEA (Sonlu elemanlar analizi) ile yapılan ilk çalışma Ledley ve Huang tarafından 1968 yılında dişlerin üzerine gelen kuvvetlerin stres analizidir. Bu tarihten günümüze kadar bu yöntemin diş hekimliğinde kullanımı SEA'nın gerilme analizi ve stres analizi ölçümlerinde en uygun yöntem olarak görülmesi sebebiyle yaygınlaşmıştır. Bu çalışmanın amacı güncel olarak uygulanan silindirik ve konik tasarıma sahip dental implantların farklı kemik densitelerindeki stres değerlerinin sonlu elemanlar analizi ile incelenmesi ve cerrahi operasyon esnasında yerleştirilecek kemiğin densitesine göre uygun implant tasarımının tercihinde hekime yardımcı olmasıdır.Gereç ve Yöntem: 2. Küçük azı dişi üzerine dik ve 30° açı ile uygulanan 100 N'lik kuvvetlerin D1-D4 densitesindeki kemikte silindirik ve konik tasarıma sahip implantlarda oluşturduğu stres değerleri sonlu elemanlar analizi ile 8 ayrı modelde değerlendirilmiştir. Mandibulanın, kuronun ve kuron altyapı materyalinin bilgisayar ortamında elde edilmesi için mandibular kemik BT ile diğer materyaller Smartoptics tarayıcısında taranarak 3D modeller elde edilmiştir. Modeller 3D-doctor programı ile analize hazır hale getirilmiştir. Bu materyallerin simülasyonu için Algor Fenpro(ALGOR, Inc. 150 Beta Drive Pittsburgh, PA 15238-2932 ABD) yazılımı kullanılmıştır. Çalışmamızda aynı çap ve uzunlukta, titanyum alaşımdan üretilmiş, yüzey özellikleri aynı olan iki farklı tasarıma sahip (silindirik ve konik) implant seçilmiştir. Kuron restorasyonu olarak mandibuler ikinci premoları temsil eden seramik kuron tasarlanmıştır. Kuvvet bukkal tüberkül tepesinden dikey olarak ve bukkal tüberkül sırtından 30° açı ile uygulanmıştır. Modellerden elde edilen Von-Mises ve asal stres değerleri karşılaştırılmış ve en uygun stres değerleri belirlenmiştir. Bu değerler ayrıca kemiğin fizyolojik stres sınırı ile karşılaştırılmıştır.Bulgular: En az Von-Mises stresi D1 kemik densitesinde, dikey yüklemede ve konik tasarıma sahip implantlarda meydana gelmiştir. İki tasarıma sahip implant da D1 kemik densitesinde daha az Von-Mises ve Asal stres değerleri meydana getirmiştir. Konik implant silindirik implanta göre her iki kemik densitesinde de daha yüksek Asal stres değeri oluşturmuştur. Von-Mises streslerin ise silindirik implantta daha yüksek olduğu görülmüştür. Dikey yükleme 30° açı ile yüklemeye oranla daha az stres meydana getirmiştir.Sonuç: Silindirik implant kullanımı implantta oluşan stresi artırır, konik implant kullanımı ise stresin kemikte daha çok oluşmasını sağlayıp rezorpsiyona yol açacaktır. Bu sebeple silindirik olarak tasarlanan implantlarda daha geniş çaplar tercih edilmelidir. Bununla birlikte ısırma kuvvetinin daha düşük olduğu ve kemik genişliğinin sınırlı olduğu bölgelerde konik implantların kullanımı önerilmektedir.Anahtar Kelimeler: Kemik densitesi, konik implant, mandibula, silindirik implant, sonlu elemanlar analizi

Objective: The first FEA (Finite element method) study was presented indentistry by Ledley and Huang on the teeth. The use of this technique in dentistry hasbecome widespread day by day. FEA which was integrated to dentistry fromengineering is the most appropriate method of stress analysis measurements. Thepurpose of this study is to examine the stress values of different bone densities andcylindrical-conical dental implant designs. This study might help in the selection ofthe implant design and the insertion area of implants during the surgical operation.Material and Method: 100 N forces applied vertically and at an angle of 30 °to the cylindrical, conical design implants in D1-D4 bones and the stress values wereevaluated in 8 separate models by finite element analysis.3D models were obtained by CT (Model of mandible) and Smartoptics (Modelof the crown) scanner. The models have been made ready for analysis by 3D-doctorprogram. Algor Fenpro (ALGOR, Inc. 150 Beta Drive Pittsburgh, PA 15238-2932USA) software was used for the simulation of these materials. In our study, twodifferent designs (cylindrical and conical) implants of the same diameter and length,made of titanium alloy, with the same surface characteristics were chosen. Simonmetal-supported ceramic curtain, which represents mandibular second premolar ascrown restoration, is designed. The force was applied vertically from the buccaltubercle top and at an angle of 30 ° from the back of the buccal tubercle.The Von-Mises and principal stress values obtained from the models werecompared and the optimal stress values were determined. These values were alsocompared with the physiological stress limit of the bone.Results: The Von-Mises stress has been found less in D1 bone densities, invertical loading, and in implants with the conical design. The two design implants alsoprovided fewer Von-Mises and principal stress values in D1 bone densities. The conical implant has a higher Principle stress values than the cylindrical implant in bothbone densities. Von-Mises stresses were higher in the cylindrical implant. Verticalloading is less stressful than loading at a 30 ° angle.Conclusion: The use of cylindrical implants increases the stress in the implant,and the use of conical implants will result in greater stress and resorption in the bone.For this reason, larger diameters should be preferred for cylindrically designedimplants. Conical implants, however, are recommended in areas where the bite forceis lower and the bone width is limited.Key words: Cylindrical implant, conical implant, bone density, Finite elementanalysis, mandible