Şeffaf plaklarla mini vida destekli kanin distalizasyonu uygulamalarında uzunluğu ve yapısı farklı kuvvet kollarının etkisinin sonlu elemanlar analizi ile değerlendirilmesi
Evaluation of the effect of different length and structure of force arms in miniscrew assisted canine distalization applications on clear aligner by finite element analysis
Yazar: AYŞEGÜL İNAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MERVE GONCA
Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi / Diş Hekimliği Fakültesi / Ortodonti Ana Bilim Dalı / Ortodonti Bilim Dalı
Derece: Diş Hekimliği Uzmanlık, 2022
Konu: Diş Hekimliği = Dentistry
Dizin: Dental stres analizi = Dental stress analysis ; Kompozit malzemeler = Composite materials ; Ortodonti = Orthodontics ; Ortodontik aygıtlar = Orthodontic appliances ; Ortodontik braketler = Orthodontic brackets ; Ortodontik teller = Orthodontic wires ; Sonlu elemanlar stres analizi = Finite elements stress analysis

Özet:
Amacımız şeffaf plaklarla kanin distalizasyonunun tedavisinde farklı yapıda ve değişken uzunluktaki kuvvet kollarının kullanımının diş hareketlerine, periodontal dokuya, şeffaf plağa, kuvvet koluna, mini vidaya etkisini 3 boyutlu(3D) sonlu elemanlar analizi (SEA) ile değerlendirmektir.
1. küçük azı dişi çekilmiş, kanin dişin maksillar düzlemle 90° açısı olan, düzgün hizalı dişlere sahip erişkin bir hastaya ait dental tomografi (BT) verileri kullanılarak 3D üst çene modeli oluşturulmuştur. 3D üst çene modeli, BT verisinden 3D Slicer (BWH, MA, USA) yazılımı aracılığı ile elde edilmiştir. Katı modelleri analiz ortamına uyarlamak için ALTAIR Evolve yazılımı (ALTAIR, Troy, MI, ABD) aracılığıyla tersine mühendislik ve üç boyutlu CAD faaliyetleri kullanıldı. Optimize ağ örgüsünün gerçekleştirilmesi için ALTAIR Hypermesh (ALTAIR, Troy, MI, USA)  yazılımı kullanıldı. Nastran tabanlı ALTAIR Optistruct (ALTAIR, Troy, MI, USA) implicit SEA modellerinin çözümünde kullanıldı. Çalışmamızda toplam 14 model oluşturulmuştur. İki modelde sadece 0,1 mm ve 0,2 mm şeffaf plak aktivasyonu uygulanmış, kuvvet kolu kullanılmamıştır. İki farklı plak aktivasyonuna (0,1 veya 0,2 mm), üç farklı kuvvet kolu uzunluğuna (12, 13 veya 14 mm) ve iki kuvvet kolu malzemesine (paslanmaz çelik, karbon fiber ile güçlendirilmiş kompozit) göre 12 model oluşturulmuştur.
Tüm modellerde en fazla periodontal stres kanin dişin çevresinde görülmüştür. En fazla çekme stresi model 13 ve model 14'te kanin dişin mesio-bukkalinde izlenmiştir. Şeffaf plak aktivasyonu ve kuvvet koluyla distal yönlü kuvvet uygulanan modellerde kanin kronunda distale devrilme azalmış, palatinale devrilme artmıştır. En fazla distale ve palatinale devrilme 2. grupta model 13 ve 14'de; 1. grupta model 6 ve model 7'de görülmüştür. Ön keser dişlerde palatinal yönde en az devrilme model 6 ve model 7'de görülmüştür. Dişlerde yer değiştirmenin fazla olduğu bölgelere karşılık gelen plak bölgelerinde de deformasyonun fazla olduğu gözlenmiştir. Bu bölgeler kanin, kanine komşu çekim yeri ve lateral dişi kaplayan bölgelerdir. Aynı uzunluğa fakat farklı materyale sahip kuvvet kolları kanin diş hareketinde benzer sonuçlar göstermiştir. Fakat karbon fiber ile güçlendirilmiş kompozit (KFGK) yapısındaki kuvvet kolunda, paslanmaz çelik kuvvet koluna (PÇ) göre daha az stres oluşmuş, stres diş etine daha yakın konumlanmıştır. Kuvvet kollarındaki en yüksek Von Mises stres değeri model 13'te görülmüştür. Tüm modellerde mini vida üzerinde en yüksek Von Mises stresi boyun bölgesindeydi. Vidanın yerleştiği alveolar kemikte çekme stresinin en fazla olduğu bölge 2. grupta 1.gruba göre hem oklüzyona daha yakın hem daha mesialde konumlanmıştır. En fazla çekme stresi model 13 ve model 14'te izlenmiştir. 
Çalışmamızdaki sonuçlara göre şeffaf plaklarda kuvvet kolu uygulaması dişlerin sagital eksende paralel hareketin sağlanmasına yardımcı olmakta fakat transvers düzlemdeki devrilme miktarında artışa neden olmaktadır. Kuvvet kolu uzunluğunun artışı hem plak deformasyonu hem periodontal doku stresini arttırmaktadır. KFGK, PÇ ile kıyaslandığında diş hareketlerinde benzer sonuçlar göstermiş ayrıca iç yapısında daha az stres birikimi barındırmıştır. Ayrıca stres bölgesinin ataşmandan daha uzakta konumlanması ataşmanın daha az deformasyona uğramasına neden olabileceğinden PÇ'ye altenatif olarak kulllanılabileceği yönünde umut vaat etmektedir. Ancak bu alandaki tek çalışma olduğundan diğer çalışmalarla birlikte daha geniş bir perspektifte değerlendirilmesi gerekmektedir.
Anahtar Kelimeler: Şeffaf plak, kuvvet kolu, kanin distalizasyon, karbon fiiber ile güçlendirilmiş kompozit, sonlu elemanlar analizi

Abstract:
Our aim was to evaluate the effects of using different structures and variable lengths of force arms in treatment of canine distalization with clear aligners via 3D finite element analysis (SEA) on tooth movements, periodontal tissue, clear aligner, force arm, miniscrew.
A 3-dimensional (3D) model was created using tomography data (CT) of an adult patient with well-aligned teeth, the first premolar tooth extracted, the canine angled 90 degrees with the maxillary plane. The 3D maxillary model was obtained from the CT data via 3D Slicer (BWH, MA, USA) software. Reverse engineering and three-dimensional CAD activities via ALTAIR Evolve software (ALTAIR, Troy, MI, USA) were used to adapt solid models to the analysis environment. ALTAIR Hypermesh (ALTAIR, Troy, MI, USA was used to realize optimized mesh. Nastran-based ALTAIR Optistruct (ALTAIR, Troy, MI, USA) was used to solve implicit finite element models. 14 models were created in our study. In two models, only 0.1 or 0.2mm aligner activation was applied, power arm was not used. Another 12 models were created based on two different aligner activations (0.1 or 0.2 mm), three different power arm lengths (12, 13 or 14 mm) and two power arm materials (stainless steel or carbon fiber reincluded composite).
The maximum periodontal stres was observed around the canine in all models. The highest tensile stress was observed in the mesio-buccal of the canine in models 13 and 14. Distal tipping of the canine crown decreased and palatal tipping increased in models with clear aligner activation and distally applied force with the power arm. In the model 13 and model 14 from the 2nd group, in the model 6 and model 7 from the 1st group, the most distal tipping and the most palatal tipping were observed. The least palatal tipping of anterior incisors in the palatal direction was observed in model 6 and model 7It has been observed that the deformation is high in the aligner regions corresponding to the regions where the displacement is high in the teeth. These regions were in the regions covering canine tooth, the extraction site and the lateral tooth. Different power arms of equal length showed similar results in tooth movements. However, less stress occurred in the carbon fiber reinforced composite power arm compared to the stainless steel power arm, and the stress was closer to the gingiva. The highest Von Mises stress in the power arm was seen in model 13. The highest Von Mises stress on the miniscrew in all models was in the neck region. In the alveolar bone where the screw was located the region with the highest tensile stress was located both closer to the occlusion and more mesially in 2nd group compared to 1st group. The highest tensile stress was observed in model 13 and model 14. The highest tensile stres of the screw region was observed in the model 13 and model 14.
According to the results of our study, the power arm application in addition to the activation of the clear aligner helps to provide parallel movement of the teeth in the sagittal axis, but causes an increase in the amount of tipping in the transverse plane. Increasing the length of the power arm increases both aligner deformation and periodontal tissue stress. KFGK showed similar results in tooth movements when compared to PÇ, and had less stress in its internal structure. In addition, the fact that the stress region was located further away from the attachment may cause less deformation of the attachment, thus promising that it can be used as an alternative to PÇ. However, since it is the only study in this field, it should be evaluated in a wider perspective together with other studies.
Keywords: Clear aligner, force arm, canine distalization, carbon fiber reincluded composite, finite element analysis