Maksiller all-on-four implant tasarımları üzerine tam ark sabit protetik üst yapılar ile hazırlanan farklı modellerin üç boyutlu sonlu elemanlar stres analiz yöntemi ile biyomekanik olarak değerlendirilmesi
Biomechanical examinations i̇n different models prepared with maxillary all-on-four i̇mplant designs and full arch fixed prosthetic upper structures: Three dimensional finite element stress analysis method
Yazar: ZEKİYE BEGÜM GÜÇLÜ
Danışman: PROF. DR. AYHAN GÜRBÜZ
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Protetik Diş Tedavisi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Diş Hekimliği = Dentistry
Dizin: Dental implantasyon = Dental implantation ; Dental implantlar = Dental implants ; Dental porselen = Dental porcelain ; Dental stres analizi = Dental stress analysis ; Maksilla = Maxilla ; Sonlu elemanlar stres analizi = Finite elements stress analysis ; Takma diş tabanları = Denture bases

Özet:
Maksiller tam dişsizlik vakalarında, hastaların fonksiyonel ve estetik beklentilerinin artmasına paralel olarak implant destekli pek çok tedavi yöntemi geliştirilmiştir. Özellikle son yıllarda Maksiller All-on-four®  implant konsepti (Nobel Biocare AB, Goteborg, Sweden) ile birlikte planlaması yapılan tam ark sabit protetik restorasyonlar yaygınlık kazanmıştır. Çalışmamızda Maksiller All-on-four®  implant tasarımlarına göre planlanan 6 adet tam dişsiz maksiller model üzerinde üç farklı protetik üst yapı materyali, iki farklı posterior implant açılanması ve 4 farklı yükleme koşulu olmak üzere toplam 24 analiz yapılmıştır. İmplantlarda, kortikal ve trabeküler kemiklerde ve protetik yapılarda meydana gelen maksimum ve minumum asal stresler ile von Mises gerilimleri statik lineer 3 boyutlu sonlu elemanlar stres analizi (3B-SESA) yöntemi ile tespit edilerek değerlendirilmiştir. Çalışmamızda Maksiller All-on-four® implant tasarımları, monolitik zirkonya,  zirkonya destekli lityum disilikat üst yapı ve Cr-Co metal destekli konvansiyonel feldspatik seramik tam ark sabit protetik üst yapı tasarımları hazırlanmıştır. Bu kapsamda çalışmamızda; 10 mm posterior kantilever uzunluğuna ve posterior 17° ve 30° 'lik iki farklı implant açılanmasına sahip olan maksiller All-on-four® implant destekli model simülasyonu ile 4 mm çapında titanyum alaşımdan oluşan vidalı implantlar (Nobel Biocare, Kloten, Switzerland) kullanılmıştır. Anterior implantların uzunluğu 11.5 mm ve posterior implantların uzunluğu 13.5 mm olarak seçilmiştir. Abutmentlar (Nobel Biocare, Kloten, Switzerland) 4 mm çapında ve 5 mm oklüzo-gingival uzunlukta olup parabol şeklinde olan ark uzunluğu 80 mm olarak belirlenmiştir. Kortikal kemik kalınlığı 2 mm olarak belirlenmiştir. Çalışmamızda, sağ kantilever, frontal-vertikal ve frontal-oblik ile çift taraflı balanslı oklüzyon (bilateral balanslı oklüzyon) olmak üzere 4 farklı yükleme tipi simüle edilmiştir. Sağ kantilever (1.molar) yüklemesinde sağ 1. molar diş kantilever uzantısının merkezinden oklüzyon düzlemine 30° açılı olmak üzere 150 N oklüzal kuvvet uygulaması simüle edilmiştir. Frontal-vertikal yüklemede her iki anterior santral dişin mezial interproximal bölgelerinden vertikal olarak 100 N insizal kuvvet uygulanmıştır. Frontal oblik yükleme ise; her iki anterior santral dişlerin mezial interproximal bölgelerinden 30° açılı 100 N insizal kuvvet uygulaması şeklinde simüle edilmiştir. Çift taraflı olarak (bilateral) her iki posterior bölgeden 1. premolar, 2. premolar ve 1. molar dişlerin palatinal tüberkül tepelerinden 100 N olmak üzere toplam 300 N eş zamanlı kuvvet uygulaması vertikal yönde simüle edilmiştir. Maksiller All-on-four® implant tasarımlarına göre tam dişsiz maksiller ark için 6 farklı tedavi planlaması yapılmıştır. 1. model (Z-17) tedavi planlaması: Anterior iki implant sağ ve sol lateral kesici dişler bölgesine birbirine paralel ve çene kemiğine dik açılı olarak yerleştirilmiştir. Posterior implantlar ise servikal kısımları 2. premolar dişler hizasında, apikal bölgesi 1. premolar dişin distal yarısı hizasında olacak şekilde oklüzyon düzlemine göre 17° açılandırılmış şekilde yerleştirilmiştir. Protetik üst yapı olarak; monolitik zirkonya tek parça sabit tam ark protetik restorasyon tasarlanmıştır. 2. Model (Z-30) tedavi planlaması: 1. tedavi planlaması ile aynı parametrelere sahip ancak posterior implantlar oklüzyon düzlemine göre 30° açılandırılmış şekilde yerleştirilmiştir. Protetik üst yapı olarak; monolitik zirkonya tek parça sabit tam ark protetik restorasyon tasarlanmıştır. 3. Model (ZL-17) tedavi planlaması: diğer tedavi planlaması ile aynı parametrelere sahip olup posterior implantlar oklüzyon düzlemine göre 17° distale açılandırılmış şekilde yerleştirilmiştir. Protetik üst yapı olarak; zirkonya destekli lityum disilikat üst yapılı tek parça sabit tam ark protetik restorasyon tasarlanmıştır. 4. Model (ZL-30) tedavi planlaması: diğer tedavi planlamaları ile aynı parametrelere sahip olup, posterior implant açılanması oklüzyon düzlemine göre 30° distale açılandırılmış şekilde yerleştirilmiştir. Protetik üst yapı olarak; zirkonya destekli lityum disilikat üst yapılı tek parça sabit tam ark protetik restorasyon tasarlanmıştır. 5. Model (MP-17) tedavi planlaması: diğer tedavi planlamaları ile aynı parametrelere sahip olup ve posterior implant oklüzyon düzlemine göre 17° distale açılandırılmış şekilde yerleştirilmiştir. Protetik üst yapı olarak; Cr-Co metal destekli konvansiyonel feldspatik seramik tek parça sabit tam ark protetik restorasyon tasarlanmıştır. 6. Model (MP-30) tedavi planlaması: diğer tedavi planlamaları ile aynı parametrelere sahip ve posterior implant oklüzyon düzlemine göre 30° distale açılandırılmış şekilde yerleştirilmiştir. Protetik üst yapı olarak; Cr-Co metal destekli konvansiyonel feldspatik seramik tek parça sabit tam ark protetik restorasyon tasarlanmıştır. Tezimizde kortikal ve trabeküler kemikte maksimum ve minimum asal stresleri (maksimum ve minumum principal stres değerleri-Pmax ve Pmin), implant ve protetik restorasyonlarda ise von Mises gerilim miktarlarının ve dağılımlarının incelenmesi ve karşılaştırılması yapılmıştır. İmplantlarda oluşan en yüksek von Mises gerilim değerleri implantların boyun bölgelerinde 2. ve 3. implant yivlerinde görülmüştür. Posterior implantlarda açı arttıkça von Mises gerilim değerlerinde azalma görülmüştür. Tüm tedavi planlamalarında en yüksek von Mises gerilim değerleri Cr-Co metal destekli konvansiyonel feldspatik seramik restorasyon içeren implantlarda tespit edilirken, diğer iki protetik restorasyon için implantlarda benzer değerler gözlenmiştir. Kortikal ve trabeküler kemikte en yüksek asal stres değerleri (Pmax-maksimum principal stres) bütün modellerde ve tüm yükleme koşullarında kortikal krestal kemikte yoğunlaşmıştır. Monolitik zirkonya protezlerdeki tüm yükleme koşullarında 30° açılı implant uygulamalı restorasyonlarda von Mises gerilimleri azalmaktadır. Bunun sonucu olarak maksiller tam dişsizliklerde All-on-four® implant destekli monolitik zirkonya tasarımlara sahip tam ark restorasyonların yapılması uygun bulunmuştur.

Abstract:
In the case of edentulous maxilla, many implant supported treatment methods have been developed in parallel with the increase in the functional and aesthetic expectations of the patients. Especially in recent years, full arc fixed prosthetic restorations, which are planned together with the Maxillary All-on-four® implant concept (Nobel Biocare AB, Goteborg, Sweden), have become widespread. In our study, a total of 24 analyzes including three prosthetic materials, two posterior implant angulations and 4 loading conditions, were performed on 6 fully edentulous maxillary models based on Maxillary All-on-four® implant designs. Maximum and minimum principal stresses and von Mises stresses in implants, cortical and trabecular bones and prosthetic structures were determined by static linear 3-dimensional finite element stress analysis (3D-SESA) method. In our study, Maxillary All-on-four® implant designs, monolithic zirconia, monolithic zirconia supported monolithic lithium disilicate superstructure and Cr-Co metal supported conventional feldspatic ceramic full arc fixed prosthetic designs were used. In this context, we used 4mm diameter titanium alloy screwed implants (Nobel Biocare, Kloten, Switzerland) with the Maxillary All-on-four® implant supported model simulation with 10mm posterior cantilever length and two different implant angulations at the posterior 17° and 30°. Lengths of the anterior and posterior implants are 11.5 mm and 13 mm respectively. The abutments (Nobel Biocare, Kloten, Switzerland) are 4 mm in diameter, 5 mm occluso-gingival length and the arc length in the form of a parabola is 80 mm. Cortical bone thickness was determined as 2 mm. In our study, 4 different loading types were simulated; right cantilever, frontal-vertical, frontal-oblique and bilaterally balanced occlusion. 150 N occlusal force application was simulated from the center of the right 1st molar dental cantilever extension to the occlusion plane, at 30 ° angle. In frontal-vertical loading 100 N incisal force was applied vertically from the mesial interproximal regions of both anterior central teeth. Frontal oblique loading is simulated at 100 N incision force with an angle of 30°, from the mesial interproximal regions of both anterior central teeth. A total of 300 N force applied vertically from posterior, 100 N each from the palatinal tubercular peaks of the 1st premolar, 2nd premolar and 1st molar teeth. According to the maxillary All-on-four® implant designs, 6 different treatment plans were made for a fully edentulous maxillary arch. Model 1 (Z-17) treatment plan: The two anterior implants were placed parallel to each other in the region of right and left lateral incisors and at right angles to the jaw bone. Posterior implants, on the other hand, were placed at an angle of 17 ° distally with respect to the occlusion plane, with the cervical parts at the level of the 2nd premolar teeth and the apical region at the distal half of the 1st premolar tooth. As a prosthetic superstructure; Monolithic zirconia one-piece fixed full arc prosthetic restoration is designed. Model 2 (Z-30) treatment plan: Same parameters as the 1st treatment plan were used except posterior implants were placed at an angle of 30 ° distal to the occlusion plane. As a prosthetic superstructure; Monolithic zirconia one-piece fixed full arc prosthetic restoration is designed. Model 3 (ZL-17) treatment plan: Same parameters were applied,the posterior implants are placed at an angle of 17 ° distal to the occlusion plane. However as a prosthetic superstructure; Zirconia supported lithium disilicate superstructure, one piece fixed full arc prosthetic restoration is designed. Model 4 (ZL-30) treatment plan: Same prameters were applied and posterior implant opening was placed at an angle of 30° distal to the occlusion plane. As a prosthetic superstructure; Zirconia supported lithium disilicate superstructure, one piece fixed full arc prosthetic restoration designed. Model 5 (MP-17) treatment plan: It has the same parameters as other treatment plans, and the posterior implant is placed at an angle of 17 ° distal to the occlusion plane. As a prosthetic superstructure; Conventional feldspatic ceramic one-piece fixed full arc prosthetic restoration is designed with Cr-Co metal support. Model 6 (MP-30) treatment plan: Same parameters as other treatment plans were used, and the posterior implant is placed at an angle of 30 ° distal to the occlusion plane. As a prosthetic superstructure; Conventional feldspatic ceramic one-piece fixed full arc prosthetic restoration is designed with Cr-Co metal support. Maximum and minimum principal stresses (maximum and minimum principal stress values-Pmax and Pmin) in cortical and trabecular bone, von Mises tension amounts and distributions in implant and prosthetic restorations were performed and compared. The highest von Mises tension values in the implants were seen in the 2nd and 3rd implant grooves in the neck regions of the implants. As the angle increases in posterior implants, von Mises tension values decreased. In all treatment plans, the highest von Mises tension values were detected in implants containing Cr-Co metal supported conventional feldspatic ceramic restoration, while similar values were observed in the implants for the other two prosthetic restorations. The highest principal stress values (maximum principal stress-Pmax) in the cortical bone are concentrated in the cortical crestal bone in all models and under all loading conditions. Moreover in all loading conditions in monolithic zirconia prostheses, von Mises stresses are reduced in restorations with an implanted angle of 30 °. As a result for maxillary complete toothlessness All-on-four® implant supported monolithic zirconia designs were found to be suitable for full arc restorations.