Yüz defektlerinde kullanılabilecek farklı implant tasarımlarının kemikte oluşturduğu gerilmelerinin sonlu elemanlar analizi yöntemi ile değerlendirilmesi
A finite element stress analysis of bone around a different implant design that can be used in facial defects
Yazar: BANU KARAYAZGAN
Danışman: DOÇ. DR. GÜLÜMSER EVLİOĞLU
İstanbul Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Protetik Diş Tedavisi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2005
Konu: Diş Hekimliği = Dentistry

Özet:
Yüz defektli hastaların protetik rehabilitasyonunda kraniyofasiyal implant sistemleri son yıllarda başarılı sonuçlar vermektedir. Tutuculuğu diğer yöntemlere nazaran daha güvenilir olan bu implant sistemlerinin kullanım sahası çoğu zaman yüz bölgesinde yeterli kemik hacimlerinin mevcut olmaması sebebiyle ciddi bir şekilde kısıtlanır. Araştırmamızda mevcut sistemlere alternatif olarak, yetersiz kemik hacimlerinde daha yaygın olarak kullanılabilecek yeni bir implant sistemi sanal ortamda tasarlandı. Bu implant tasarımında, çeşitli yükler altında kemikte meydana gelen stres dağılımları sonlu elemanlar gerilme analizi yöntemi ile değerlendirildi. Çalışmanın birinci aşamasında mevcut kraniyofasiyal implant sistemi ile önerilen implant tasarımı farklı konfigürasyonlara sahip düz yüzeyli kemikler üzerinde kıyaslandı. Kemik ve implant modellemesi, kuvvetlerin uygulanması ve sonuçların elde edilmesi Ansys 7.0 paket programı (Swanson Analysis Systems,Inc.,Houston,TX,USA) aracılığıyla gerçekleştirildi. İkinci aşamada ise kafatasmdan alman bilgisayarlı tomografi kesitleri Materialise Mimics programı kullanılarak üç boyutlu hale getirildi. Ansys programında önceden çizilmiş olan implant tasarımı üç boyutlu kafatası modelinde belirlenen iki farklı bölgeye yerleştirildi. Bu iki bölgenin seçiminde mevcut implantlarm uygulanamadığı bölgeler olmasma dikkat edildi. Bunu takiben, implanta uygulanan kuvvetler sonucunda meydana gelen stresler mevcut literatür verileriyle kıyaslandı ve uygunluğu tartışıldı. Yapılan incelemede en yüksek Von Mises değeri kortikal kemiğin 0,5 mm olduğu 3 mm kalınlığındaki kemik hacminde 2x2,5 mm vida boyutlu implant tasarımı çevresinde 6.696 Mpa olarak tespit edildi. En düşük gerilme ise 3 mm kortikal kemikte ve 1x2,5 mm vida boyutlu implant tasarımında 2.73 8Mpa olarak bulundu. 1x1 mm. vida boyutlu implant tasarımı vertikal kuvvetler karşısında kortikal kemik tabakasında orta dereceli bir gerilim oluştursa da bu kemik bölgesinde bir alternatif olarak göz önünde bulundurulabilir. Tasarlanmış implantlardan 1x1.5mm, lx2mm, 2x2mm ve 1401x2,5mm boyutlu vidalı implant tasarımı mevcut implantların uygulanamayacağı bölgelerde yüz protezlerinin tutuculuğuna destek olmak amacıyla kullanılabilirler. Anahtar Kelimeler: Kraniyofasıyal implant, sonlu elemanlar analizi, biyomekanik, Von Mises, tasarım, üç boyutlu modelleme 141

Abstract:
Craniofacial implant systems that have been introduced for the prosthetic rehabilitation of patients with facial defects are considered to be successful approaches. However these more reliable systems are generally compromised with insufficient bone volume in the facial area. In this study, a new craniofacial implant to be widely used in sites with insufficient bone was introduced and designed in a computer based environment. Stress distributions around the bone due to various loads were evaluated with finite element method. In the first stage of this study, a comparison was made between the predicted implant design and a craniofacial implant system which is already present in the market Comparisons were made on plain surfaced bone volume with different configurations. The modeling of the bone and the implant, application of the loads, obtaining the results were performed with Ansys 7.0 Software (Swanson Analysis Systems, Inc., Houston, TX, USA). In the second stage, a three dimensional image was processed with the data derived from CT scans with a software called Materialise Mimics. Implant design that was previously created in the Ansys software was applied on two areas that were considered as insufficient areas for craniofacial implant applications. Stress that occurred as the result of the loads applied on the implant was compared with literature data and appropriateness of it was discussed. 143In this investigation, the highest Von Mises value of 6.696 was obtained in the implant design with 2x2,5 mm screw dimensions in 3 mm bone where cortical part was 0.5 mm. lowest stress occurred as 2.738MPa was observed around the implant design with 1x25 mm screw size in 3 mm compact bone. Even though lxl mm implant produced a mild level of stress in the bone due to vertical loads, it can still be considered as an alternative. Of all the designs, implants with lxl, 5mm, 1x2mm, 2x2mm and 1x2,5mm screw dimensions can be used as supportive retainers in the areas where present craniofacial implants can't be utilized. Key Words: Craniofacial implant, finite element method, biomechanics, Von Mises, design, three dimensional modeling 144