Eklemeli imalatla üretilmiş titanyum altyapıların kırılma dayanımlarının ve marjinal uyumlarının in vitro olarak değerlendirilmesi
In vitro evaluation of fracture strength and marginal fit of titanium substructures produced by additive manufacturing
Yazar: SEVİLCAN PERÇİN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ NERGİZ UZ
Afyonkarahisar Sağlık Bilimleri Üniversitesi / Diş Hekimliği Fakültesi / Protetik Diş Tedavisi Ana Bilim Dalı
Derece: Diş Hekimliği Uzmanlık, 2024
Konu: Diş Hekimliği = Dentistry

Özet:
Amaç: Titanyum alaşımı pek çok avantajına rağmen; dökümü zor ve kazıma yöntemi ile üretimi pahalı ve zaman alıcıdır. SLM (selektif lazer eritme) yöntemi ile kolayca üretilebilmesi bu dezavantajları ortadan kaldırmıştır. Protetik restorasyonların marjinal uyumu, restorasyonun uzun vadeli başarısı için hayati önem taşımaktadır. Bu nedenle çalışmamızda, eklemeli imalatla (SLM) üretimi yapılmış üç üyeli titanyum altyapıların, tabakalama porseleni ile kullanılan altyapı materyallerine alternatif olabilirliğini değerlendirmek amacıyla protetik diş tedavilerinde sıklıkla kullanılan altyapı materyalleri olan Co-cr ve zirkonyum ile marjinal uyum ve kırılma dayanımı açısından karşılaştırılması hedeflenmiştir.
Gereç ve Yöntem: Çalışmamız için mandibular 5 ve 7 numaralı dişlerin prepare edilmiş formunu temsil eden 5mm yüksekliğinde, 6 derece konverjans açılı, 1mm chamfer basamağa sahip paslanmaz çelik materyalinden üretilmiş metal güdükler elde edildi. İlgili tasarımın üzerine 20 adet direkt metal lazer sinter yöntemiyle üretilmiş Co-cr altyapı, 20 adet CAD/CAM milling yöntemi ile üretilmiş zirkonyum altyapı ve 20 adet SLM yöntemiyle üretilmiş titanyum (Ti6Al4V) altyapı oluşturuldu. Üretilen altyapıların marjinal uyumunun değerlendirilmesinde silikon replika tekniği kullanıldı. Oluşturulan silikon replikalar bukkolingual ve mesiodistal yönde 4 eşit parçaya ayrıldı. Ayrılan 4 kesit ile replikanın bukkal, lingual, mesial ve distal bölgeleri AFM (atomik kuvvet mikroskobu) mikroskobu altında 100X büyütmede incelendi.Altyapılar daha sonra üzerlerine uygulanacak kuvvetin üç üyeli altyapıya ait gövdenin santral fossasına denk gelecek ve aynı zamanda oklüzal düzleme dik olacak şekilde kırma testine tabii tutuldu. Örneklerin maksimum kırılma kuvveti ve kırılma grafileri Newton (N) cinsinden kaydedildi. Verilerin değerlendirilmesinde Kruskal-Wallis ve Man Whitney U istatistik testleri kullanıldı.
Bulgular: Marjinal aralık değerleri incelendiğinde en yüksek değer hem premolar hem de molar dişlerde zirkonyum altyapılarda görülürken, internal aralık değerleri karşılaştırıldığında materyaller arasında anlamlı fark bulunamamıştır. Okluzal aralık değerlerinde ise tüm örneklerde internal ve marjinal aralık değerlerinden yüksek bulunmuş, en yüksek okluzal aralık değerini Co-cr alaşımı göstermiştir. Materyallerin kırılma dayanımı değerleri karşılaştırıldığında aralarında anlamlı fark bulunmuş, en yüksek değeri titanyum alaşımı gösterirken onu Co-cr alaşımı ve zirkonyum takip etmiştir (p<0.05).
Sonuç: SLM yöntemi ile üretilen titanyum alaşımı, günümüzde tabakalama porseleni ile en çok kullanılan metal altyapı olan Co-cr ile karşılaştırıldığında marjinal uyum açısından anlamlı fark göstermezken; metal allerjisi olan hastalara iyi bir alternatif olan zirkonyum materyali ile karşılaştırıldığında ise marjinal uyum açısından anlamlı olarak düşük değerler göstermiştir. Bu sonuçlar eklemeli imalatla üretimi yapılmış titanyumun, altyapı materyali olarak kullanımının umut vadedici olduğunu düşündürmekle birlikte bu çalışmanın sonuçlarını destekleyecek ileri çalışmalara ihtiyaç vardır.
Anahtar Kelimeler: Titanyum, Eklemeli imalat, Co-cr, Zirkonyum, Altyapı, Kırılma dayanımı, Marjinal uyum

Abstract:
Objective: Despite the many advantages of titanium alloy; casting is difficult and manufacturing by milling method is expensive and time consuming. Easily manufacturing with SLM method has eliminated these disadvantages. Marginal fit of prosthetic restorations is of vital importance for the long-term success of the restoration. Therefore, in our study, it was aimed to compare the marginal fit and fracture strength of three-member titanium substructures produced by additive manufacturing (SLM) with Co-cr and zirconium, which are frequently used substructure materials in prosthetic dental treatments, in order to evaluate their alternative potential to substructure materials used with layered porcelain.
Materials and Methods: For our study, metal dies made of stainless steel material with 5 mm height, 6 degree convergence angle, 1 mm chamfer step representing the prepared form of mandibular 5 and 7 teeth were obtained. 20 Co-cr substructures produced by direct metal laser sinter method, 20 zirconium substructures produced by CAD/CAM milling method and 20 titanium (Ti6Al4V) substructures produced by SLM method were created on the relevant design. Silicone replica technique was used to evaluate the marginal fit of the produced substructures. The created silicone replicas were divided into 4 equal parts in buccolingual and mesiodistal directions. With the 4 sections separated, the buccal, lingual, mesial and distal regions of the replica were examined under AFM microscope at 100X magnification. The frameworks were then subjected to a fracture test in such a way that the force applied to them would correspond to the central fossa of the pontic of the three-member framework and would also be perpendicular to the occlusal plane. The maximum fracture force and fracture radiographs of the samples were recorded in Newtons (N). Kruskal-Wallis and Man Whitney U statistical tests were used to evaluate the data.
Results: When the marginal gap values were examined, the highest value was seen in zirconium substructures in both premolar and molar teeth, while when the internal gap values were compared, no significant difference was found between the materials. In the occlusal gap values, it was found to be higher than the internal and marginal gap values in all samples, and the highest occlusal gap value was shown by the Co-cr alloy. When the fracture strength values of the materials were compared, a significant difference was found between them, the highest value was shown by the titanium alloy, followed by the Co-cr alloy and zirconium (p<0.05).
Conclusion: Titanium alloy produced by SLM method does not show any significant difference in terms of marginal fit when compared to Co-cr, which is the most commonly used metal substructure with layered porcelain today; however, it showed significantly lower values in terms of marginal fit when compared to zirconium material, which is a good alternative for patients with metal allergy. Although these results suggest that the use of titanium produced by additive manufacturing as a substructure material is promising, further studies are needed to support the results of this study.
Keywords: Titanium, Additive manufacturing, Co-cr, Zirconium, Substructure, Fracture strength, Marginal fit