Farklı çaplardaki titanyum, zirkonyum ve titanyum-zirkonyum alaşımlı implantlarda ve çevreleyen kemik dokusunda oluşan streslerin üç boyutlu sonlu elemanlar stres analizi yöntemi ile karşılaştırılması
Analyzing the stresses on different diameters of titanium, zirconium and titanium-zirconium alloy implants and supported bone tissues BY three dimensional finite element analysis method
Yazar: ZÜBEYDE ÖZLEM ZEREN
Danışman: PROF. DR. SEDAT HAKAN TERZİOĞLU
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Protetik Diş Tedavisi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Diş Hekimliği = Dentistry
Dizin: Dental implantasyon = Dental implantation ; Dental implantlar = Dental implants ; Dental stres analizi = Dental stress analysis ; Diş hekimleri = Dentists ; Kemik ve kemikler = Bone and bones ; Sonlu elemanlar stres analizi = Finite elements stress analysis ; Titanyum = Titanium ; Zirkonyum = Zirconium ; Çene = Jaw

Özet:
Günümüzde kaybedilen dişlerin restorasyonunda dental implantlar sıklıkla kullanılmaktadır. Dental implant materyali olarak titanyum yaygın olarak kullanılmakla beraber titanyuma alternatif materyal arayışları devam etmektedir. Titanyum implantlarda ortaya çıkabilen estetik sakıncalar zirkonyum implantların kullanımını gündeme getirirken, dar çaplı implantlarda titanyumun yorulma ve kırılma dayanımının yetersiz kalması Ti-Zr alaşımı implant materyalinin geliştirilmesini sağlamıştır. Kullanılan implant materyalinin özelliklerinin iyi bilinmesi ve biyomekanik prensiplerinin doğru uygulanması, implant tedavilerinin başarısı açısından önemlidir.
Çalışmamızın amacı; titanyuma alternatif olarak gösterilen Zr ve Ti-Zr alaşımı implantlar kullanıldığında, implantlarda ve çevreleyen kemik dokusunda oluşan streslerin implantların çap değişimlerine göre nasıl değiştiğinin 3 boyutlu sonlu elemanlar stres analiz yöntemi ile değerlendirmektir.
Çalışmamızda 3 farklı implant materyalinden (titanyum, zirkonyum, titanyum-zirkonyum alaşımı) implant uzunluğu sabit tutulmak koşuluyla, en ince 3,00 mm en kalın 5,00 mm olmak üzere değişen çaplarda modeller oluşturulmuştur. Çap artışı, her bir materyal için 3,00 mm'den başlanarak 0,1 mm arttırılarak 5,00 mm'ye kadar devam ettirilmiştir. Her materyal için 21'er adet implant modeli oluşturulmuştur. Her bir modele oblik yönde (45°) 100 N kuvvet ayrı ayrı uygulanarak toplam 63 çalışma modeli elde edilmiştir.
Uygulanan kuvvetler sonucunda trabeküler ve kortikal kemikte oluşan maksimum ve minimum asal gerilme değerlerine ve implantlarda ve abutment vidasında oluşan von Mises gerilme değerlerine implant çap değişiminin ve implant materyal özelliklerinin etkisi incelenmiştir.
Bu çalışmanın sınırları içerisinde elde edilen sayısal değerler, implant çapının ve üretildiği materyalin kuvvet iletimini etkilediğini ve değiştirdiğini göstermiştir. İmplant çapındaki artış her üç implant materyali için de stres miktarlarının azalmasına ve stres alanlarının daralmasına sebep olmuştur. Zirkonyum implantlar titanyum ve Ti-Zr implantlara göre daha yüksek elastisite modülüne sahip olduklarından, implant çevresindeki kemikte daha düşük stresler oluşturmaktadır. Dar çaplarda implant materyallerinin kemiğe ilettikleri stres farklılıkları oldukça belirginken, çap artışıyla bu fark azalmaktadır. Ti-Zr implantlar dar çaplarda Ti ve Zr implantlara göre daha iyi performans sergilemektedir.
Anahtar Kelimeler: dental implant, SESA, titanyum, titanyum-zirkonyum alaşımı, üç boyutlu sonlu elemanlar stres analizi yöntemi, zirkonyum

Abstract:
Today, dental implant materials are often used in the restoration of missing teeth. In spite of the fact that titanium as a dental implant material is commonly used, there are still alternative material searches for titanium. Because of esthetics disadvantages occured in titanium implants bring forward the use of zirconium implants. Inadequacy of fatigue and fracture strength properties of titanium in narrow diameter implants, has ensured Ti-Zr alloy implant material to be improved. Knowledge of properties of the implant material and correct application of biomechanics are vital in terms of the success of implant treatments. The aim of our study is to evaluate how the stresses in implants and supporting bone tissue has changed according to changes in implant diameters, when Zr and Ti-Zr alloy implants, which are considered to be alternatives for titanium, are used by three dimensional finite element analysis method. In this study three different implant materials (titanium, zirconium, titanium-zirconium alloy) were used and 21 models were created from each material at different diameters from 3,00 mm to 5,00 mm by 0,1 mm incrementals. The length of the implants were kept constant. Totally 63 study models were modelled and 100 N force was applied for each model in oblique (45°) direction. The effect of implant diameter and material differences on cortical-trabecular bones, implant and the abutment screws were evaluated by analyizing max-minimum principle and Von Misses stresses. Within the limits of this study, it was determined that implant diameter and material changes affected the force distribution. Increase of implant diameter caused to decrease of stress quantities and distribution for each three implant materials. Zirconium caused lower stresses in implant supporting bone tissues, as it had higher elasticity modulus than Ti and Ti-Zr alloy. While stress transfer of all implant materials in narrow diameters to bone differed significantly, this difference decreased in wider diameters. In narrow diameters, Ti-Zr implants gave better performance than Ti and Zr implants.
Key Words: dental implant, FEM, Three Dimensional Finite Element Analysis Method, titanium, titanium-zirconium alloy, zirconium