Μελέτη κατανομής τάσεων σε αποκαταστάσεις με ενδοστικά εμφυτεύματα. Τρισδιάστατη ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων.:
Creators: name: Λυμπούδη, Ευδοκία Απόστολου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2014
Subjects: ενδοστικά εμφυτεύματα
οστική απώλεια
ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων
dental implants
bone loss
finite element analysis

description: Εισαγωγή. Τα ενδοστικά εμφυτεύματα παρουσιάζουν πολύ υψηλά ποσοστά επιβίωσης. Παρόλα αυτά, αρκετές προσθετικές και βιολογικές επιπλοκές, όπως χαλάρωση/θραύση βιδών, οστική απορρόφηση γύρω από τα εμφυτεύματα, μέχρι και κατάγματα εμφυτευμάτων, εξακολουθούν να συμβαίνουν. Λόγω της περιεμφυτευματικής αυχενικής οστικής απορρόφησης η αρχική σχέση της προσθετικής πλατφόρμας με την κορυφή της φατνιακής ακρολοφίας κατά τη στιγμή της τοποθέτησης του εμφυτεύματος μπορεί τελικά να αλλάξει, με την τελευταία να παραμένει σε υψηλότερο επίπεδο από εκείνο της φατνιακής ακρολοφίας. Έτσι, οι δυνάμεις που δέχεται το σύστημα εμφυτεύματος - στεφάνης μπορεί να προκαλέσουν διαφορετικές μηχανικές επιπλοκές, ανάλογα με τη θέση της προσθετικής πλατφόρμας. Ο σκοπός αυτής της μελέτης ήταν να διερευνηθεί η μηχανική συμπεριφορά δύο τύπων σύνδεσης εμφυτευμάτων - προσθετικών αποκαταστάσεων, σε σχέση με το ύψος της φατνιακής ακρολοφίας που περιβάλλει το εμφύτευμα, με τη χρήση 3Δ ανάλυσης πεπερασμένων στοιχείων. Υλικά και Μέθοδος. Ο σχεδιασμός των μοντέλων έγινε ψηφιακά με αντίστροφη μηχανική. Τα μοντέλα που σχεδιάστηκαν ήταν: ένα εμφύτευμα εξωτερικής και ένα εσωτερικής σύνδεσης διαστάσεων 4x13mm (3i, Biomet, USA), με τις αντίστοιχες τελικές βίδες κοχλίωσης των χυτευόμενων διαβλεννογόνιων στηριγμάτων (3i, Biomet, USA), προσθετικές αποκαταστάσεις που αντιπροσωπεύουν κεντρικό τομέα άνω γνάθου για τον κάθε τύπο σύνδεσης, το σπογγώδες και το φλοιώδες περιεμφυτευματικό οστό. Τα μοντέλα στη συνέχεια μεταφέρθηκαν σε πρόγραμμα ανάλυσης πεπερασμένων στοιχείων προκειμένου να μελετηθούν οι αναπτυσσόμενες τάσεις, για τους δύο διαφορετικούς τύπους σύνδεσης εμφυτευμάτων. Κάθε προσθετική αποκατάσταση υποβλήθηκε σε μία συμπιεστική δύναμη 200 Ν που εφαρμόστηκε στην υπερώια επιφάνεια, 5 χιλιοστά πάνω από την πλατφόρμα του εμφυτεύματος, με γωνία 130⁰ ως προς τον επιμήκη άξονα του εμφυτεύματος. Τα υλικά θεωρήθηκαν ως γραμμικά ελαστικά, ισότροπα και ομοιογενή. Το μέτρο ελαστικότητας και η αναλογία Poisson χρησιμοποιήθηκαν για το χαρακτηρισμό των ιδιοτήτων των εμπλεκόμενων υλικών. Οι παράμετροι που άλλαζαν για τον κάθε τύπο σύνδεσης ήταν: α. το ύψος της φατνιακής ακρολοφίας σε σχέση με την προσθετική πλατφόρμα (προσομοίωση μηδενικής απορρόφησης, 2 mm απορρόφησης και 4 mm απορρόφησης), β. τα κράματα που χρησιμοποιήθηκαν για την προσθετική υπερκατασκευή (μη πολύτιμα - πολύτιμα) και για τις τελικές βίδες σύνδεσης (τιτάνιο – χρυσός). Μελετήθηκαν οι τάσεις von Mises σε πέντε δομές: 1. στο εμφύτευμα 2.στην υπερκατασκευή 3. στη βίδα 4. στο σπογγώδες οστό 5. στο φλοιώδες οστό. Για την ερμηνεία των αποτελεσμάτων, πραγματοποιήθηκε στατιστική ανάλυση μέσω του στατιστικού πακέτου Matlab 7.1.1.0., με σύγκριση ανά ζεύγη ώστε να φανεί η επίδραση της κάθε ανεξάρτητης μεταβλητής στις διαφορές των τάσεων. Αποτελέσματα. Η ανάλυση των δεδομένων έδειξε στατιστικά σημαντικές διαφορές στις τάσεις όταν το επίπεδο του οστού μειώθηκε τόσο 2mm όσο και 4mm για κάθε μοντέλο. Ο τύπος σύνδεσης έδειξε στατιστικά σημαντικές διαφορές στις τάσεις στην υπερκατασκευή και στη βίδα. Το κράμα έδειξε στατιστικά σημαντικές διαφορές στις τάσεις στο εμφύτευμα, στην υπερκατασκευή, και στο φλοιώδες οστό. Συμπεράσματα. Η οστική απορρόφηση επηρέασε σημαντικά την ανάπτυξη των τάσεων σε όλες τις επιμέρους δομές (εμφύτευμα, προσθετική αποκατάσταση, βίδα κοχλίωσης, σπογγώδες και φλοιώδες οστό). Στις περιπτώσεις με μηδενική οστική απορρόφηση ο εξωτερικός τύπος σύνδεσης μετέφερε περισσότερες τάσεις στο εμφύτευμα, στη βίδα κοχλίωσης και στο σπογγώδες οστό, ενώ ο εσωτερικός τύπος σύνδεσης μετέφερε περισσότερες τάσεις στην προσθετική αποκατάσταση και στο φλοιώδες οστό. Σε αντιδιαστολή, όταν υπήρχε οστική απορρόφηση, ο εσωτερικός τύπος σύνδεσης φάνηκε ότι αναπτύσσει μεγαλύτερες τάσεις στο εμφύτευμα, στην προσθετική αποκατάσταση, στο φλοιώδες και στο σπογγώδες οστό, ενώ ο εξωτερικός τύπος σύνδεσης μετέφερε περισσότερες δυνάμεις στη βίδα κοχλίωσης.
description: Introduction. Despite the high survival rates of the osseointegrated dental implants several prosthetic and biologic complications still occur, ranging from screw loosening/fracturing, to bone resorption and to implant fracture. Due to cervical bone resorption, the original relationship of the prosthetic platform to the alveolar ridge at the time of implant placement can eventually change, placing the platform to a higher level than that of the alveolar ridge. Thus, the forces that the system implant-crown receives may cause different mechanical complications depending on the position of the prosthetic platform. The purpose of this study was to investigate the mechanical behavior of the implant-abutment connection in relation to the height of the alveolar ridge, with the use of 3D finite element analysis. Materials and methods. Models of external- and internal-connection implants (4x13mm) (3i, Biomet, USA), corresponding abutment/crowns and fastening screws were digitally developed with reverse engineering. The models were then imported to a finite element analysis program in order to study the impact of the forces on the two different implant systems. Each prosthesis was subjected to a compressive force of 200 N applied at the palatal surface, 5mm above the implant platform, at 130o to the long axis of the implant. Frictionless contact elements were used to simulate interface conditions and the modulus of elasticity and poison ratio of all involved materials were imported. The materials were considered as linear, isotropic and homogenous. The parameters that were changed for each connection type included: a. the height of the alveolar ridge in relation to the prosthetic platform (no resorption, 2 mm resorption, 4 mm resorption), b. the alloys used for crown fabrication (non-precious vs. precious) and of the fastening screws (titanium vs. gold). The von Mises stress was used to display the stress in five structures: the implant, the superstructure, the screw, the cancellous bone and the cortical bone. Α statistical analysis was conducted with the use of the statistical package Matlab 7.1.1.0. The pairwise comparison test assisted to show the effect of each independent variable. Results. The analysis of the data demonstrated that statistical significant differences in stresses occurred when the bone level decreased by both 2 mm and 4 mm for every model. The connection type showed statistical significant differences in the stresses in the superstructure and in the screw. The alloy demonstrated statistical significant differences in the stresses in the implant, the superstructure, and in the cortical bone. Conclusions. Bone resorption significantly affected stresses in all individual structures (implant, prosthesis, fastening screw, cancellous and cortical bone). In cases with no bone resorption external connection type generated bigger stresses in the screw and in the cancellous bone, while the internal connection type generated bigger stresses in the superstructure and in the cancellous bone. In contrast, when there was bone resorption, internal connection type developed bigger stresses in the implant, in the superstructure, in the cortical and in the cancellous bone, while the external connection type developed bigger stresses in the screw.