Farklı kemik yoğunluklarında, switch platformlu iki farklı implant sisteminin boyun bölgelerinde meydana gelen kemik rezorbsiyonunun üç boyutlu sonlu elemanlar analizi ile incelenmesi

Abstract

Oral ve maksillofasiyal cerrahide 1970'li yıllardan itibaren, dental implantlarla ilgili giderek artan birçok çalışma yapılmıştır. Kullanımı yaygın hale gelen dental implantların uzun ve kısa dönem başarısı için birçok biyomekanik faktör tanımlanmıştır. Her ne kadar bu implantların başarı oranı, çene kemiğinin yoğunluğuna ve kalitesine, implant tasarımına, yüzey yapısına ve cerrahi prosedürlere bağlı olduğu bilinse de, uzun dönem başarısında biyomekanik faktörlerin etkisi tartışılmazdır. İmplantın başarısızlığına neden olan en önemli faktör, implantın boyun bölgesindeki kemiğin rezorbe olmasıdır. Bu rezorbsiyonu en aza indirgemek için, son yıllarda implant üreten firmalar tarafından `switch platformlu boyuna` sahip implantlar piyasaya sunulmuştur. Bu nedenle biz, dental implantların biyomekanik özellikleri içinde en önemlisi olan ve hakkında en çok çalışma ve yorum yapılan `boyun tasarımı` hakkında araştırma yapmayı planladık.Araştırmamızda; switch platform özelliğine sahip iki farklı implant sistemini farklı kemik yapılarına implante ederek, açılı kuvvetler uygulamayı ve implantların boyun bölgesinde meydana gelen kemik rezorbsiyonunu incelemeyi ve birbirleri ile kıyaslamayı hedefledik.Araştırmamızda in vitro olarak 4 farklı çapta iki implant markasına (Biohorizons®, Alpha-Bio Tec®) ait toplam 4 adet dental implant modeli seçilmiş ve bu dört farklı çaptaki dental implantlar, maksiller1. molar ve mandibular 1. molar diş bölgelerine bilgisayar ortamında uygulanarak modeller elde edilmiştir. Bu modellere, intraoral kuvvetleri taklit etmesi açısından vertikal ve oblik yönde gelen kuvvetler uygulanarak, çalışma grupları oluşturulmuştur.Vertikal ve oblik yönde uygulanan kuvvetlerin; kortikal ve spongioz kemikte oluşturdukları gerilme değerleri ve implant yüzeylerinde oluşturdukları Von Misses stres değerleri, Finite Elements Metodu (FEM) ile analiz edilmiştir. Bu çalışmada; implantların kemik ile olan osseointegrasyonunun yanısıra, switch platformlu implantların boyun çevresindeki kemikte meydana gelebilecek rezorbsiyonunda ne oranda olacağı araştırılmıştır.Bu çalışmada elde edilecek sonuçların, klinik ortama aktarılıp hangi tip kemikte nasıl bir implant uygulanacağının ve kemik kaybının ne derecede meydana geleceğinin öngörülebilmesi amaçlanmıştır. Ayrıca hangi tip boyun tasarımının tercih edilebileceği, kemik yapısına en uygun implant çapının ve uzunluğunun hangisi olacağı ve bunların doğru yapılmasıyla implant uygulamalarındaki başarısızlıkların azaltılması hedeflenmiştir. Araştırmamızda, platform switching tasarımına sahip 2 farklı implant modeli ile çalışılmıştır. Bunlardan ilki, Tapered Internal Plus Implant (TIPI; Biohorizons®, USA); 3.8 mm, 4.6 mm çapında ve 10.5 mm uzunluğunda 2 implant, ikinci model ise Dual Fit Implant (DF; Alpha-Bio Tec®, İsrail); 3.75 mm, 4.2 mm çaplarında ve 10 mm uzunluğunda 2 adet olmak üzere toplam 4 implant modeli kullanıldı. İmplantların yerleştirileceği maksiller ve mandibular kemik modelleri tasarlandı. Next Engine 3D lazer tarayıcı ve Rhinoceros 4.0 yazılım programı kullanılarak endosteal implantlar, abutmentlar (düz ve 25⁰ açılı) ve protetik üst yapılar bilgisayar ortamında 3 boyutlu katı model haline getirildi. Protetik üst yapıda belirli noktalardan, vertikal ve oblik (30⁰ açılı) yönde kuvvet uygulanarak, toplamda 32 model elde edilmiş ve 70 adet analiz yapılmıştır.Araştırmamızın sonucunda, kuvvetlerin implant çevresindeki kemikte ve implant yüzeyinde oluşturduğu Von Misses stres değerlerini şekiller ve renk skalaları ile gösterdik. Ortaya çıkan verileri ise tablolar oluşturarak açıkladık.Sonuç olarak; vertikal ve oblik yönde gelen kuvvetlerin, vertikal ve oblik pozisyonda yerleştirilen implantların boyun bölgesindeki kemikte ve implant yüzeyinde gerilimlere yol açtığını saptadık. Kemik modellerine uygulanan oblik ve vertikal yüklemeler karşılaştırıldığında, implantın kret modülü (boyun kısmı) çevresindeki kortikal kemikteki Von Misses stres değerleri, oblik yönde uygulanan kuvvetlerde anlamlı bir artış göstermiştir.Çalışmamızda her iki implant modeline uygulanan kuvvetler ve implantların yerleştirme pozisyonları sonucunda en az stres dağılımı, implant ve kuvvetin aynı doğrultuda uygulanması ile elde edilmiştir. Ancak kuvvetin açılı uygulanma yönü ve implantın açılı yerleştirilme pozisyonu ile elde edilen gruplarda, maksimum Von Misses stres değerinin implantın boyun çevresindeki kemikte rezorbsiyonu arttırıcı yönde değiştirmiştir.Klinik olarak kullanımı yaygın olan implantlarla ilgili stres analiz çalışmalarının klinisyenin implant yüzeyi, boyun özellikleri, platform seçenekleri ve uygulama protokolleri açısından yönlendirici olacağını ve farkındalık yaratarak implantolojide başarı oranını arttıracağını düşünmekteyiz.Anahtar Kelimeler: Sonlu Elemanlar Stres Analizi, Dental İmplantlar, Switch Platform, Kemik Yoğunluğu, Stres Dağılımı.

In Oral and Maxillofacial surgery, there has been an increasing number of study related to dental implants for 1970s. Several biomechanical factors have been identified for short and long term success of dental implant which has become common. Although the success rate of these implant are related to the amount and quality of jaw bone, the design, surface structure of dental implant and surgical procedure; at long term success the effect of biomechanical factors are indisputable.Because of this we are planning to do research about the neck design which is the most important of biomechanical factor of dental implants and done a lot of study and commented. The most important factor which reason the failure of implant, is the resorption of bone at the neck area. In recent years; the implant which has switch platform has been introduced to the market by company for decreasing bone resorption.In this study; we aim to implement two different implant systems; which have switch platform feature; to distinct bone structure and investigate bone resorption at the neck area of implant under angled forces and compare with each other.Our in vitro study total 4 different diameters implant; which have 2 different lengths; will be selected. The models will be obtained by implementing these 4 different size dental implant in maxilla and mandible. These models will be implemented by vertical and oblique forces and the study groups will be created.As a result of the applied forces; the Von Misses stress at the implant and the tensile stress which occurs at cortical and cancellous bone will be analyzed by Finite Elements Method (FEM). In this study, as well as the osseointegration of implants with the bone, what the extent the resorption at the neck area of the implants which have switch platform will be investigated.The aim of this study is to predict what type of implant will be implanted in the clinical environment and to predict when bone loss will occur. It is also aimed to determine which type of neck design can be preferred, which implant size and length are most suitable for bone structure, and how to reduce the failure of implant applications by making them correct.In our study, we used 2 different implant models with platform switching design. Of these, Tapered Internal Plus Implant (TIPI; Biohorizons®, USA); 3.8 mm, 4.6 mm in diameter and 10.5 mm in length, and the second model was Dual Fit Implant (DF; Alpha-BioTec®, Israel); 4.75 mm, 4.2 mm in diameter and 2 in length of 10 mm.Maxillary and mandibular bone models were designed for placement of implants. Using the Next Engine 3D laser scanner and Rhinoceros 4.0 software program, endosteal implants, abutments (straight and 25⁰ angled) and prosthetic top structures were transformed into a 3D solid model in a computer environment. In the prosthetic superstructure, a total of 32 models were obtained and 70 analyzes were performed by applying force to the vertices and oblique (30⁰ angle) from specific points.As a result of our research, we determined Von Misses stress values on the bone around the implant and on the surface of the implants and displayed their color scales. The resulting data are explained by creating tables.As a result; we found that forces from vertical and oblique directions lead to stresses on the bone and implant surface in the neck region of implants placed in vertical and oblique positions. Von Misses stress values in the cortical bone around the implant's cortical module (neck part) showed a significant increase in the forces applied to the oblique direction when the oblique and vertical loads applied to the bone models were compared.In our study, the forces applied to both implant models and implant placement positions resulted in minimal stress distribution, implant and force being applied in the same direction. However, in the groups obtained with angled orientation of force and angled insertion position of the implant, the maximum Von Misses stress value changed the bone resorption around the implant neck to increase the resorption.We consider that stress analysis studies on implants that are widely used clinically will guide the clinician in terms of implant surface, neck properties, platform options and application protocols and raise awareness and success in implantology.Keydwords: Finite Elements Stress Analysis, Dental Implant, Platform Switching, Bone Density, Stress Distribution.