Bruksizmli hastalarda peek, zirkonyum ve titanyum dental implant materyallerinin D1-D4 kemik densitelerinde oluşturdukları stres dağılımlarının sonlu elemanlar metodu ile incelenmesi
Finite element analysis of stress distribution of peek, zirconia and titanium dental implant materials on D1-D4 bone densities in patients with bruxism
Yazar: AYŞE NUR SAKAL
Danışman: DOÇ. DR. EFE CAN SİVRİKAYA
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Diş Hekimliği Fakültesi / Ağız Diş ve Çene Cerrahisi Ana Bilim Dalı
Derece: Diş Hekimliği Uzmanlık, 2023
Konu: Diş Hekimliği = Dentistry

Özet:
Amaç: Diş hekimliğinde SEA (Sonlu elemanlar analizi) ile yapılan ilk çalışma Ledley ve Huang tarafından 1968 yılında dişlerin üzerine gelen kuvvetlerin stres analizidir. Bu tarihten günümüze kadar bu yöntemin diş hekimliğinde kullanımı SEA'nın gerilme analizi ve stres analizi ölçümlerinde en uygun yöntem olarak görülmesi sebebiyle yaygınlaşmıştır. Bu çalışmanın amacı bruksizmli hastalara uygulanan dental implant tedavisinde alternatif olarak kullanılabileceği düşünülen poli eter eter keton (PEEK) ve zirkonya materyalleri ile altın standart olan titanyum materyalinin, implantta ve çevre kemikte oluşturduğu stresleri ve yorulma analizleri, sonlu elemanlar metodu ile kıyaslayarak değerlendirilmesi amaçlamıştır. 
Materyal ve Metot: Bu çalışmada, tek diş eksikliğinde mandibulada oluşturulan D1 ve D4 tip alveol kemiği modellerine titanyum, PEEK ve zirkonyum implantlar tasarlanmıştır. İmplantlar üzerine titanyum, PEEK ve Zirkonya abutmentler seçilerek 20 ayrı model oluşturulmuştur. Kuronların bukkal tüberkül eğimlerine implantın uzun aksıyla dik ve 30o açı yapacak 500 N oblik ve 1000 N vertikal kuvvet uygulanmıştır. Sonlu elemanlar stres analizi ile oluşan stres değerleri ve yorulma analizi hesaplanmıştır.
Bulgular: D1 kemikte oluşan stres değerleri D4 kemikte oluşan stres değerlerinden daha düşük bulunmuştur. Oblik kuvvet uygulanan modellerde hem D1 hem de D4 kemik densitesinde daha yüksek stres değerleri göstermiştir. Von Mises stres değeri en yüksek zirkonya materyalinin kullanıldığı modellerdedir. PEEK materyalinde oluşan Von Mises stres değeri materyalin dayanım sınırını (Ultimate strength, Su ) aştığı için başarısız kabul edilmiştir. Zirkonya materyali ise yüksek akma dayanımına (Yield strength, Sy ) sahip olması sebebiyle diğer materyallere göre daha başarılı bulunmuştur.
Sonuç: Zirkonya abutment kullanılan tüm modellerde hem kemikteki asal stres değerlerinde hem de dental implantlardaki Von Mises stres değerinde azalma görülmüştür. Oblik kuvvetlerde dahi titanyum implant üzeri zirkon abutment uygulamasının stres dağılımına etkisinin olumlu olması sebebi ile bruksizm hastalarında bu materyallerin kullanılmasının döngüsel kuvvetlerde daha uzun ömüre sahip olacağı belirtilebilir.
Tiitanyum implant ve titanyum abutment modelinin bruksizmli hastalarda daha güvenli olduğu düşünülürken yapılan yorulma analizi sonucunda titanyum materyaline göre zirkonyanın tekrarlanan kuvvetler karşısında daha başarılı sonuç verdiği akılda tutulmalıdır.
Anahtar Kelimeler: Dental İmplant, Titanyum, PEEK, Zirkonya, Sonlu Elemanlar, Yorulma Analizi

Abstract:
Objective: The first study using finite element analysis (FEA) in dentistry was the stress analysis of forces on teeth by Ledley and Huang in 1968. The use of this technique in dentistry has become widespread day by day. The aim of this study was to evaluate the stress and fatigue analysis of PEEK and zirconia materials, a potential alternative to titanium in dental implants for bruxic patients, using finite element analysis.
Materials and Methods: In this study, titanium, PEEK and zirconium implants were designed for D1 and D4 type alveolar bone models were designed in the mandible in single tooth deficiency. Titanium, PEEK and Zirconia abutments were selected on the implants and 20 different models were created. An oblique force of 500 N and a vertical force of 1000 N were applied perpendicular and 30o angle with the long axis of the implant. Stress values were calculated by finite element stress analysis and lifetimes were calculated by fatigue analysis.
Results: The stress values in D1 bone were lower than the stress values in D4 bone. Oblique force models showed higher stress values in both D1 and D4 bone densities. The highest Von Mises stress value was found in the models using zirconia material. The Von Mises stress value of PEEK material was considered failed because it exceeded the ultimate strength limit of the material (Ultimate strength, Su). Zirconia material was considered more successful than other materials due to its high yield strength (Yield strength, Sy ).
Conclusion: In all models using zirconia abutments, both the principal stress values in the bone and the Von Mises stress value in the dental implants were decreased.Because the effect of zirconia abutments on titanium implants on stress distribution in oblique forces is favourable, it can be concluded that the use of these materials in bruxism patients will have a longer life in cyclic forces. While titanium implant and titanium abutment model is thought to be more safe in patients with bruxism, it should be remembered that zirconia gives more successful results against cyclic forces compared to titanium material as a result of fatigue analysis.
Keywords: Dental Implant, Titanium, PEEK, Zirconia, Finite Element, Fatigue Analysis