Zigomatik implant uygulanan atrofik maksillada zigomaya gelen travmatik kuvvetlerin üç boyutlu sonlu elemanlar analizi ile incelenmesi

Abstract

Bu çalışmanın amacı; farklı teknik ve apikal yerleşimli zigomatik implantların (Zİ), travma biyomekaniği üzerine olası etkilerinin 3 boyutlu (3B) sonlu elemanlar analizi (SEA) ile değerlendirilmesidir. Çalışma atrofik maksillalı bir hastanın bilgisayarlı tomografi (BT) görüntüleri üzerinden yürütüldü. Mimics 12.1 yazılımıyla 3B görüntü oluşturularak, GEOMAGIC 3D yazılımı ile pürüzsüz bir yüzey halinde modelleme tamamlandı ve 3B CAD model elde edildi. Zİ yerleştirilmeyen kontrol grubu ve SOLIDWORKS yazılımı ile Zİ'ler CAD modele intrasinüs, ekstrasinüs, ekstramaksiller, çift ekstramaksiller teknik ile Zİ apeksi zigomanın lateral dış kortikal kemiğini perfore etmeyen ve 1 mm dışında sonlanacak şekilde yerleştirilen modeller ile toplam 9 model elde edildi. ANSYS yazılımı ile ağ yapısı oluşturulup, BoneMat© programı ile elastik modül atamasını takiben sınır koşullar belirlendi. Sabitlenen modellere zigomada 3247 N statik kuvvet sagital düzleme 45° açıyla horizontal olarak 40 mm2 alana 1 saniyede uygulandı. Kemik esneme kriteri 153 MPa olarak belirlendi ve oluşan eşdeğer gerilme kuvvetleri renk skalasıyla değerlendirildi. Maksimum eşdeğer gerilme kuvvetleri tüm modellerde Zİ apeksi zigomanın lateral dış kortikal kemiğinin 1 mm dışında sonlanan bölgede daha yüksek izlendi (9380 ± 3812 MPa). Zigomatik sütur bölgelerinde ise Zİ apeksinin 1 mm dışında sonlanan modellerde oluşan eşdeğer gerilme kuvvetleri, perfore edilmeyen modellere göre düşük seviyede izlendi. Eşdeğer gerilme kuvvetlerinin dağılımı; zigomatikofrontal, zigomatikotemporal, zigomatikomaksiller sütur bölgeleri ve maksiller sinüs lateral duvarında en fazla ekstramaksiller en az intrasinüs modelde izlenirken, çene kemiğinde ise en yüksek ekstrasinüs modelde izlendi. Zigoma bölgesindeki implant ile alınan bikortikal desteğin travmatik kuvvetlerin homojen dağılımını sağladığı, çene kemiğinden alınan bikortikal desteğin ise Zİ gövdesi çene kemiğinden uzaklaşırken bu desteğin kaybedilmesi nedeniyle zigomatik sütur bölgelerinde gerilmeyi arttırdığı ve dolayısıyla kırığa yol açabileceği sonucuna varıldı.

The aim of this study is to evaluate the stress distribution of traumatic forces to zygoma with zygomatic implants (ZI) placed by different surgical techniques and apical placement by using three-dimensional (3D) finite element analysis. 3D images were generated from computed tomography (CT) images in MIMICS 12.1 software. Rough models were imported to GEOMAGİC 3D software to reconstruct smooth surface 3D computer aided design (CAD) models, construction and insertion of ZI models were performed by SOLIDWORKS software. Totally 9 models were used including the non-ZI control model. Intrasinus, extrasinus, extramaxillary and dual extramaxillary techniques were modeled with each having sub-groups according to ZI apex perforating the lateral outer cortex of zygoma anchoring 1 mm distal and non-perforating variations. FEA software ANSYS was used to generate mesh for the bone and implant models, following material parameter assignment by BoneMat© program, boundary conditions were created. Models were fixed in all degrees of freedom and 3247 N static force was applied horizontally at an angle of 45° to the sagittal plane on zygoma at an area of 40 mm2 in 1 second. Yield criteria for bone was defined 153 MPa and the colored visual scales were used to demonstrate von Mises stress values on bone and implants. While maximum von Mises stress values on bone around ZI apex on all perforated zygoma models were higher (9380 ± 3812 MPa), stress on zygomatic sutures were lower. The distribution of Von Mises stress values were higher on zygomaticofrontal, zygomaticotemporal, zygomaticomaxillary sutures and lateral wall of maxillary sinus on extramaxillary models and lower on intrasinus models with extrasinus models demonstrating highest alveolar process stress. The results of this study showed that bicortical anchorage from zygoma provides homogeneous distribution of the stress on zygomatic sutures while the loss of bicortical anchorage from alveolar bone with ZI body advancing lateral to maxilla increases the stress on sutures, creating higher risk of fracture.