Μελέτη του μηχανισμού μεθύστερης θραύσης οστεοενσωτούμενων εμφυτευμάτων:
Creators: name: Καραμπίνας, Γεώργιος Αναστασίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2010
Subjects: Οδοντικό εμφύτευμα
Τιτάνιο
Θραύση
Dental implant
Titanium
Fracture

description: Το Ti και τα κράματά του είναι ευρέως χρησιμοποιούμενα στην οδοντική προσθετική ως εμφυτευματικά υλικά λόγω της βιοσυμβατότητάς τους, των μηχανικών ιδιοτήτων τους και της αντοχής τους στη διάβρωση. Όμως αστοχία των υλικών αυτών σε δεύτερο χρόνο και κατά την λειτουργία τους συμβαίνει σε μικρό ποσοστό. Έχει γίνει προσπάθεια στο παρελθόν να αποτυπωθούν οι μηχανισμοί που οδηγούν σε αστοχία, χωρίς όμως να έχουν διερευνηθεί πλήρως. Στην μελέτη αυτή υλικό αποτέλεσαν 15 οδοντικά εμφυτεύματα τα οποία έχουν υποστεί θραύση κατά την λειτουργία τους και αφαιρέθηκαν από το στόμα. Τα 3 από τα 15 ήταν κυλινδρικά, 1 ήταν μικρής διαμέτρου (mini implant) και 11 ήταν αυτοκοχλιούμενα με σπείρες. Τα 11 είναι τα μυλικά τεμάχια των θραυσθέντων εμφυτευμάτων, 1 είναι ακρορριζικό, από 3 ανακτήθηκαν όλα τα σπασμένα τμήματα ενώ 1 συνοδεύεται και από την υπερκατασκευή την οποία στήριζε. Όλα τα τμήματα υποβλήθηκαν σε έλεγχο με οπτικό μικροσκόπιο, ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης και στοιχειακή ανάλυση. Σε περιβάλλον υπολογιστικής προσομοίωσης κατασκευάστηκε τρισδιάστατο μοντέλο με βάση το εμφύτευμα του οποίου υπάρχει και η υπερκατασκευή. Στο μοντέλο αυτό εφαρμόστηκαν δυνάμεις αντίστοιχες στις μασητικές δυνάμεις που αναπτύσσονται στη θέση στην οποία ήταν τοποθετημένο το συγκεκριμένο εμφύτευμα στο στόμα. Κατασκευάστηκε πειραματική διάταξη στην οποία υποβλήθηκαν σε δυναμοδιάβρωση δοκίμια κατασκευασμένα από κράμα Ti-6Al-4V. Στις επιφάνειες θραύσης αναζητήθηκαν στοιχεία τα οποία θα βοηθούσαν στην κατανόηση του μηχανισμού θραύσης και θα αποκάλυπταν τα σημεία έναρξης, επέκτασης και κατάληξης της ρωγμής που οδήγησε στην αστοχία του υλικού. Το μοντέλο υπολογιστικής προσομοίωσης αποκάλυψε σημεία συγκέντρωσης τάσεων στο εμφύτευμα τα οποία έρχονται σε συμφωνία με τις δομές που βρέθηκαν κατά την παρατήρηση με το οπτικό και ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, ενώ η μελέτη της δυναμοδιάβρωσης του Ti-6Al-4V κατέδειξε την αντοχή του υλικού. Τα στοιχεία τα οποία προέκυψαν τόσο από την παρατήρηση όσο και από το μοντέλο υπολογιστικής προσομοίωσης και το πείραμα της δυναμοδιάβρωσης επιτρέπουν την ανάπτυξη ενός μοντέλου θραύσης οδοντικού εμφυτεύματος το οποίο είναι εν λειτουργία in vivo και την εξαγωγή συμπερασμάτων.
description: Ti and its alloys are widely used in prosthodontics as implant material because of their biocompatibility, mechanical properties and resistance to corrosion. Failure of these materials in second time during operation occurs in small percentage. It has been attempted in the past to reveal the mechanisms leading to final failure, but they have not fully explored. The study material included 15 dental implants that have been broken during the operation and were removed from the mouth. Three out of 15 were cylindrical, 1 was mini implant and 11 were Self-tapping. All the broken parts were retrieved from 3 implants and 1 was accompanied by the superstructure. From the rest, 11 coronal and 1 apical part was retrieved. All sections were examined using optical microscopy, scanning electron microscopy and EDS. In computational simulation environment, a three-dimensional model was constructed, based on the implant with the superstructure. The applied mechanical forces were similar to the occlusal ones developed in the actual position of the implant in the mouth. Finally, an experimental configuration was designed in which samples made of alloy Ti-6Al-4V were exposed in corrosion cracking. Fracture surfaces were investigated using optical and scanning electron microscopy in order to explore the mechanism of rupture and reveal the points of starting, expansion and extension of the crack leading to final failure of the material. The computer simulation model showed signs of stress concentration in the implant which were in agreement with the structures found during the observation with optical and electron microscopy, whereas the study of corrosion cracking of Ti-6Al-4V showed the strength of the material. The data obtained from the observations, the model simulation and the experiment corrosion cracking enable the development of a mechanism according which the dental implant failure during in vivo operation can be explained and following conclusions can be drawn.