DENTAL øMPLANTLARIN BøYOMEKANøöø VE SONLU
ELEMANLAR STRES ANALøZ YÖNTEMø UYGULAMALARI
Biomechanical Aspects Of Dental ømplants And Considerations Based On Finite Element Stress Analysis
Emel SOYKAN * Gürcan ESKøTAùÇIOöLU **
ElifÜNSAL*** Nilsun BAöIù****
* Dr.Dt., Serbest Diúhekimi
** Prof, Dr, Van Yüzüncü YÕl Üniversitesi Diúhekimli÷i Fakültesi Potetik Diú Tedavisi Anabilim DalÕ ***
Prof.Dr, Ankara Üniversitesi Diúhekimli÷i Fakültesi Periodontoloji Anabilim DalÕ **** Dr.Dt., Ankara Üniversitesi Diúhekimli÷i Fakültesi Periodontoloji Anabilim DalÕ
ÖZET
ømplantÕn çi÷neme kuvetlerine karúÕ koymasÕ ve bu kuvvetleri protez-implant ve kemik sistemin-de mekanik sistemin-dengeyi sa÷layacak úekilsistemin-de iletmesi implantÕn uzun dönem baúarÕsÕnda önemli rol oy-nar. ømplantlara etki eden kuvvetler çi÷neme sis-teminin ve protetik materyallerin biyomekanik özelliklerinden etkilenir.
Çi÷neme kaslarÕnÕn uyguladÕ÷Õ çi÷neme kuv-vetleri çene kemiklerine iletilirken canlÕ dokularÕn fizyolojik limitler içinde etkilenmesi ve aúÕrÕ stres-lerin oluúmamasÕ için iletim yolarÕnda (diúler, kökleri ve periodonsiyumlarÕ, protez materyalleri, implant) ortaya çÕkacak stresin belirlenmesi gere-kir. Kemik, diú gibi biyolojik malzemelerde stres analizini gerçekleútirmek güç oldu÷undan mode-linin hazÕrlanarak analiz edilmesi gerekir.
Sonlu elemanlar stres analiz yöntemi, imp-lantlardaki streslerin de÷erlendirilmesinde kulla-nÕlan teorik yöntemlerden biridir.
ømplantlarda uygulanan stres analiz çalÕú-malarÕ, klinsyenin tedavi seçenekleri açÕsÕndan yönlendirici olacak ve uzun dönem baúarÕ oranÕnÕ arÕracaktÕr.
Anahtar Kelimeler: Dental implant, biyome-kanik, stres analizi, sonlu elemanlar stres analiz yöntemi
ABSTRACT
The resistance of the implant aganist the masticatory forces and transferring these forces
through prosthetic-implant-bone system so as to provide mechanical balance plays an important role in the long-term success of the implant. The forces that affect implants are effected by the bio-mechanical properties of the masticatory system and prosthetic materials.
The stress which will occur on the transmis-sion pathways (teeth, roots and periodontium, prosthetic materials, implant) should be determi-ned, so that excess stresses do not form and vital tissues are effected minimally when the mastica-tory forces of the masticamastica-tory muscles are trans-ferred to the jaw bones. Since it is difficult to per-form stress analyses of biological materials, such as bone, teeth, the models of these materials sho-uld be formed.
Finite element stress analysis method is one of the theoretical methods used for evaluating the stresses in the implants.
Stress analysis studies of implants will be a guide for the treatment options of the clinician and will increase the rate of the success.
Key words: Dental implant, biomechanics, stress analysis, finite element stress analysis met-hod
Giriú
ømplantÕn çi÷neme kuvvetlerine karúÕ koymasÕ ve bu kuvvetleri protez-implant ve kemik-implant sisteminde mekanik dengeyi
sa÷layacak úekilde iletmesi implant baúarÕsÕnda ve osseointegrasyonun bozulmadan kalmasÕn-da son derece önemlidir. ømplantlara etki eden kuvvetler çi÷neme sisteminin ve protezin bi-yomekanik özelliklerinden etkilenirler. Biyo-mekanik, biyolojinin konusunu oluúturan var-lÕklarÕn davranÕúlarÕnÕn incelenmesinde meka-ni÷in kullanÕlmasÕdÕr (1). Bu varlÕklar öncelikle biyolojik malzeme, yani kas, kemik, diú, vücut sÕvÕlarÕ gibi doku ve organlarla tedavi ve prote-tik amaçlarla kullanÕlan materyallerdir. Biyo-mekani÷in içeri÷i; uygulanan kuvvetlerin eks-ternal etkileri, ineks-ternal etkileri (stres analizleri), mekanik özellikler, sÕvÕ mekani÷i ve ÕsÕ trans-feridir.
Baú-boyun bölgesindeki stresleri belirle-mek, kontrol etmek ve yeniden da÷Õtmak için uygulanan kuvvetlerin ve kuvvetlere karúÕ ko-yacak materyallerin mekanik özelliklerinin bi-linmesi gerekir. A÷Õz içindeki fonksiyonel ve parafonksiyonel kuvvetler karmaúÕk yapÕsal cevaplar oluúturur. Uygun stres analiz teknikle-rinin kullanÕlmasÕ, oral dokular ve restorasyon materyallerin özelliklerinin iyi bilinmesi saye-sinde oluúan stresler tanÕmlanabilir. Böylece tedavi seçeneklerinin klinik etkinli÷i önceden tahmin edilebilir.
Osseointegrasyonun a÷Õz içi kuvvetleri karúÕsÕnda uzun süre korunabilmesi, implant çevresinde stresleri karúÕlayabilecek yapÕsal ve mekanik özelliklere sahip kemik dokusunun bulunmasÕna ba÷lÕdÕr. Kemik dokusu uygula-nan kuvvetin karakteri, büyüklü÷ü ve etki sü-resine ba÷lÕ olarak kiúiler arasÕnda farklÕ me-kanik özellikler gösterir. Kemi÷in kuvvetlere karúÕ verece÷i cevap bu mekanik özelliklerle do÷rudan iliúkilidir (2). Dental implantlarÕ etki-leyen in vivo kuvvetlerin bilinmesi, bu kuvvet-lerin dokulara iletilme úekli, implant çevresin-deki kemikte oluúan stres ve deformasyonun kontrol edilmesi implant baúarÕsÕ açÕsÕndan bi-linmesi gereken önemli biyomekanik faktör-lerdir (3).
ømplantlara Etki Eden Kuvvetler
ømplantlara etki eden kuvvetler vektör miktarlarÕ olarak verilir. Kuvvetler üç boyutlu-dur. Kuvvet komponentleri normal kuvvetler (sÕkÕúma ve çekme kuvvetleri) ve kayma vetleri olarak iki grupta açÕklanÕr. Normal kuv-vetler yüzeye dik, kayma kuvkuv-vetleri paralel
ge-lir. Her kuvvet verilen bir düzlemde normal ve kayma komponentlerine ayrÕlÕr. AynÕ miktarda kuvvet yükün yönüne ba÷lÕ olarak kemik imp-lant birleúiminde farklÕ etki gösterir. Proteze uygulanan kuvvetin büyüklü÷ü arttÕkça kemik implant birleúimine etki eden kuvvet de artar (4).
Kuvvetin momenti bir noktada dönme ve-ya e÷ilme oluúturur. Moment vektör olarak ta-nÕmlanÕr. Momentin büyüklü÷ü, kuvvetin bü-yüklü÷ü ve moment kolunun çarpÕmÕna eúittir. Moment kuvveti implant sisteminde oldukça zararlÕdÕr, kemik-implant ara yüzünde yÕkÕcÕ olabilir; kemik kaybÕ ve protezde kÕrÕlmaya yol açabilir. Bu nedenle kuvvet ve momentleri göz önünde bulunduran restorasyonlarÕn uygulan-masÕ gereklidir. Protezlerin okluzal yüksekli÷i bukkolingual ve meziodistal yönde moment kolu oluúturur. Lingual kuvvet ise implantÕn boyun kÕsmÕnda lingual transvers moment oluúturur (4).
Protezlerin uyumsuzlu÷u, destek implan-tÕn devamlÕ statik yük ile yüklenmesine neden olur. Bu yüke ra÷men doku içinde yüksek bi-yolojik tolerans vardÕr (5). AyrÕca çi÷neme fonksiyonu ve parafonksiyon sÕrasÕnda da imp-lant üzerinde yük oluúmaktadÕr. Bu yüklerin oluúturdu÷u kuvvetler kemik üzerinde dinamik etkiye sahiptir ve sadece limitli bir zaman pe-riyodunda uygulanÕr (6).
Do÷al dentisyonda periodontal ligament stresleri absorbe etme yetene÷ine sahiptir ve diúin hareketine izin verir. Ancak kemik-implant ara yüzünün böyle bir yetene÷i olma-dÕ÷Õ için okluzyondan kaynaklanan stresler ta-mamen birleúime etki eder. Ara yüzün absorbe edebilece÷inden fazla stresler implant baúarÕ-sÕzlÕ÷Õna yol açabilir.
Okluzal kuvvet, çi÷neme sÕrasÕnda kasla-rÕn dinamik hareketi ile oluúan kuvvettir. Ok-luzal kuvvetler kemikte strese neden olur. Maksimum okluzal kuvvetin vertikal kompo-nentleri stres analiz çalÕúmalarÕnda statik yük olarak kullanÕlÕr. Ancak klinikte çi÷neme ve yutkunma sÕrasÕnda kuvvetler dinamik olarak etki eder. ømplantlardaki stres analiz çalÕúmala-rÕnda bilgisayar programlarÕnÕn dinamik yükü uygulama kapasiteleri sÕnÕrlÕ oldu÷undan verti-kal ve horizontal yükler kullanÕlÕr. Vertiverti-kal yük implantÕn yüklendi÷i yön açÕsÕndan, horizontal
yük implant çevresindeki kemikte en yüksek streslere neden oldu÷u düúünüldü÷ünden önemlidir (7).
Kuvvetler KarúÕsÕnda Kemik CevabÕ Kemik úekli, yo÷unlu÷u ve yapÕsal düzen-lenmesi ile de÷iúiklik gösteren canlÕ bir doku-dur. Kemik remodelasyonu karmaúÕk olaylar-dan oluúur ve bazÕ faktörlerden etkilenir. Bu faktörler kemikteki mekanik yükleme, hor-monlar, beslenme ve sinirsel etkileúimlerdir.
Osseointegre implantlar ve çevreleyen kemik tekrarlayan yüklemeye karúÕ koyan fonksiyonel bir ünitedir. ømplantÕn yüklenme-sini takiben implant çevresindeki alveol ke-mikte devamlÕ fonksiyonel adaptasyon gözle-nir. Wolff yasalarÕ olarak bilinen bu kavram kemik remodellinginin mekanik fonksiyondan etkilendi÷ini gösterir. Mevcut alveol kemik yüksekli÷inin devamÕ için rapor edilen fonksi-yonel stres 200-700 psi arasÕndadÕr. Bu sÕnÕrÕ aúan stresler kemik dokusunda dejenerasyona, düúük stresler ise, kemik atrofisine neden olur-lar. Kemik seviyesi, uygun implant ve protez dizaynÕ ile korunur (8). Yüklenmiú implantlar çevresinde radyoopasitede artma ve kemik tra-beküllerinin yeniden düzenlenmesi fonksiyonel ihtiyacÕn arttÕ÷ÕnÕ gösterir. Kemik remodellingi ile fonksiyon arasÕndaki denge kuvvetin bü-yüklü÷ü, yükleme sayÕsÕ, kemi÷in tamir kapa-sitesi ve kemik ile implant ba÷lantÕsÕna ba÷lÕ-dÕr. AúÕrÕ yük terimi implantÕn kemi÷in karúÕ koyma kapasitesini aúan fonksiyonel yüklerle yüklenmesini belirten bir terimdir. Her biyo-materyalde oldu÷u gibi kemikte de tekrarlayan yükleme yorgunlu÷a neden olur. Doku yorgun-lu÷u, yükleme sÕrasÕnda dokuda geliúen mikro çatlaklarÕn oluúmasÕ ve ço÷almasÕdÕr. Kemik, dokunun mekanik özelliklerinin azalmasÕnÕ ön-lemek amacÕyla tamir olayÕnÕ gerçekleútirir. Osseointegrasyon fonksiyonel kuvvetler ile kemi÷in tamir kapasitesi arasÕndaki denge sa÷-landÕ÷Õ sürece devam eder. Kemi÷in fonksiyo-nel kapasitesini aúan biyomekanik yükler mik-ro çatlaklarÕn birikmesi ile tetiklenir ve kemik rezorpsiyonuna neden olur. Bu durumda kuv-vetin uygulanmasÕ ile mikro düzeydeki hasar artarak büyür, doku içinde veya kemik implant birleúiminde mikro hareketlili÷e yol açar. Bir-leúimdeki mikro hareketlilik implantta e÷ilme, kemik ile implant arasÕnda yumuúak doku
ta-bakasÕnÕn geliúmesine neden olur (9). Osseoin-tegrasyonun bu úekilde kaybÕ epitel ve ba÷ do-kusunun apikale ilerlemesine yol açar. Kemik-implant ara yüzünün bozulmasÕ yükün sÕklÕk ve büyüklü÷ü kadar bakteriyel invazyona da ba÷-lÕdÕr. Mekanik aúÕrÕ yüklemenin ilerleyici ke-mik kaybÕna neden olmadÕ÷Õ, marjinal enfeksi-yon varlÕ÷Õnda bir etyolojik faktör oldu÷u rapor edilmiútir (10).
Kuvvet øletimini Etkileyen Faktörler ømplanta etki eden kuvvet protez vasÕta-sÕyla implanta, oradan kemik-implant ara yü-züne ve destekleyici kemi÷e iletilir. Fonksiyon gören bir implantÕn yükü çevre dokulara ilet-mesi önemli bir özelliktir ve implant baúarÕsÕn-da önemli bir rol oynar. ømplantÕn uzun aksÕ boyunca etki eden kuvvetler daha eúit stres da-÷ÕlÕmÕ gösterir. Uzun aksa e÷imli gelen kuvvet-ler kemik-implant ara yüzünün bazÕ bölgele-rinde stres artÕúÕna neden olurlar. Böylece imp-lantta e÷ilme meydana gelebilir. Bunu önlemek için diúsiz bölgeye yeterli sayÕda ve en uygun pozisyonda implant yerleútirilmelidir. Diúsiz alveol kretinin úekli son derece önemlidir. Uzun implantlarda e÷ilmeye direnç fazladÕr. Rezorbe alveol kretlerinde kÕsa implantlar ve vertikal yüksekli÷i fazla olan kronlar aúÕrÕ yük oluúturur. Rezorbe kretlerdeki bu aúÕrÕ yükü önlemek amacÕyla mandibula için bikortikal fiksasyon, maksilla için kemik transplantasyon iúlemleri uygulanmalÕdÕr. ømplantla tedavi edi-len parsiyel diúsiz hastalarda en uygun protetik üst yapÕ sabit restorasyonlardÕr. Hareketli pro-tezler moment oluúturucu etkilerinden dolayÕ stres transferinde zararlÕ olabilmektedir (11).
ømplant destekli protezlerin ço÷unda ok-luzal yüzey materyali olarak úok absorbe edici özelli÷inden dolayÕ akrilik rezin tercih edil-mektedir. Böylece kemik-implant ara yüzüne iletilen streslerin azalaca÷Õ öne sürülmektedir. Bu görüúün teorik oldu÷u, rezin diúlerin úok absorbe edici özelli÷inin in vivo çok önemli olmadÕ÷Õ çeúitli çalÕúmalarda gösterilmiútir (12). Hobkirk ve Psarros akrilik ve porselen diúler arasÕnda çi÷neme kuvvetleri açÕsÕndan bir fark olmadÕ÷ÕnÕ göstermiúlerdir (12). Bassit ve arkadaúlarÕnÕ çalÕúmalarÕnda farklÕ okluzal materyallerin implantlara faklÕ kuvvet iletme-dikleri belirtilmiútir (13).
Okluzal kontaklarÕn bilateral ve antero-posterior da÷ÕlÕmÕ okluzal stabiliteyi sa÷lar. Böylece implant çevresinde daha uygun stres da÷ÕlÕmÕ elde edilmiú olur (12). Okluzal for-mun amacÕ, kuvvetlerin düzgün da÷ÕtÕlmasÕdÕr. E÷er kuvvetler diúin uzun aksÕna paralel yön-lendirilirse, diúler büyük kuvvetlere dayanabi-lir. Okluzal konturun úekillendirilmesinde te-mel nokta sentrik temaslarÕn oluúturulmasÕ ve lokalizasyonudur (14).
Stres Analizinin AmacÕ
Diú hekimli÷inde kuvvetten bahsedilince güçlü çi÷neme kaslarÕnÕn uyguladÕ÷Õ çi÷neme kuvvetleri akla gelir. Bu kuvvetler çene kemik-lerine diúler, kökleri ve periodonsiyumlarÕ, protez materyalleri, implant protezlerinde imp-lantÕn direk kemik temasÕ yolu ile iletilir. Bü-tün bu kuvvet iletim yollarÕnda canlÕ dokularÕn fizyolojik limitler içinde etkilenmesi, aúÕrÕ ve zararlÕ stres birikimlerinin olmamasÕ gerekir. Bu nedenle materyalde veya destek yapÕlarda ortaya çÕkacak stresin analiz edilmesi gerekli-dir. Biyolojik malzemelerde (kas, kemik, diú, vücut sÕvÕlarÕ gibi) stres analizi yapmak, tedavi ve protez malzemelerinde analiz yapmaktan zordur. Bu yüzden canlÕ malzemenin modeli-nin hazÕrlanmasÕ yoluna gidilmiútir. Stres ana-lizlerindeki esas amaç, modelin gerçek organ ve dokulara ve restoratif malzemeye mümkün oldu÷unca benzemesi ve fonksiyonel uygula-manÕn da gerçekte organizmada etkili olan kuvvetleri úiddet, yön ve tip olarak taklit ede-bilmesini sa÷lamaktÕr. Ancak bu koúullarda analiz sonuçlarÕ gerçe÷i yansÕtÕr ve bilimsel ni-teli÷i olabilir (15).
Sonlu Elemanlar Stres Analiz Yöntemi Dental yapÕlarÕn geometrik yapÕsÕnÕn kar-maúÕk olmasÕ, oral dokularÕn mekanik özellik-lerinin tam bilinememesi ve sÕnÕr koúullarÕnÕn belirlenmesindeki güçlükler eúitliklerin do÷ru olarak çözümünde analitik yöntemlerin kulla-nÕmÕna engel olmaktadÕr. Sonlu elemanlar stres analiz yöntemi, dental implantlara etki eden kuvvetlerin oluúturaca÷Õ streslerin de÷erlendi-rilmesinde de kullanÕlan teorik tekniklerdendir (1). Kökeni Ritz’ in 1909’da tanÕmladÕ÷Õ nü-merik analiz metoduna dayanmaktadÕr. 1953’te mühendisler yapÕsal problemleri çözmek için bilgisayar kullanmaya baúlamÕúlardÕr. 1956’da Turner ve arkadaúlarÕnÕn yayÕmladÕklarÕ
maka-le sonlu emaka-leman analizinin geliúiminde dönüm noktasÕ olmuútur. 1960’ta sonlu eleman terimi-nin katÕlÕmÕyla yüksek hÕzlÕ dijital bilgisayar kullanarak yapÕlarÕn nümerik analizi havacÕlÕk ve uzay endüstrisinde hÕzla geliúme göstermiú-tir. Sonlu eleman analizini gerçekleútirmek pa-halÕ bilgisayar donanÕmÕ gerektirdi÷inden baú-langÕçta havacÕlÕk, otomotiv, savunma ve nük-leer endüstrilerde kullanÕlmÕútÕr. Zaman içeri-sinde uygulama ücretlerindeki azalma sayesin-de mühendislik, tÕp ve diú hekimli÷i gibi birçok bilim dalÕnda güçlü ve ekonomik analitik araç olarak yaygÕn kabul görmüútür (16, 17).
Analizin yapÕlabilmesi için ilk aúama, ya-pÕnÕn geometrik modelinin oluúturulmasÕdÕr. Model iki veya üç boyutlu olabilir. Matematik-sel model hazÕrlanÕrken gerçek boyut ve oran-lara ba÷lÕ kalmak gereklidir. Matematiksel modelin oluúturulmasÕnda mümkün oldu÷unca boyutlarÕ birbirine yakÕn geometrik alanlar kul-lanÕlÕr. Bu alanlara eleman; elemanÕn üç boyut-lu koordinatlar sistemi içindeki yerini belirle-yecek olan köúelerine ise, nokta adÕ verilir. Her nokta ve elemana bir numara verilir. Model oluúturulduktan sonra incelenecek dokularÕn elastik modülüsü ve Poisson oranlarÕ verilir. Böylece dokularÕn fiziksel özellikleri tanÕm-lanmÕú olur. Analiz amacÕna uygun olarak yer çekimi, statik ve dinamik yük koúullarÕ ve ÕsÕ úartlarÕ oluúturulur. Bütün veriler serbest for-matta bir yazÕ programÕnda liste úeklinde hazÕr-lanarak analize sunulur (16, 18). YapÕnÕn ma-teryali, sÕnÕr koúullarÕ ve yükler tam olarak modellenmelidir. Sonlu eleman modelinin uzay içinde serbest hareketini önlemek için herhangi bir yerinde belli bir serbestlik derece-sinde ba÷lamak, sÕnÕrlamak gereklidir. KullanÕ-lan materyal özellikleri lineer, elastik ve izot-ropik olabilir. øzotizot-ropik materyaller yön ile de-÷iúmeyen özelliklere sahiptir. Bir materyal uy-gulanan kuvvete lineer orantÕlÕ olarak yer de-÷iútirdi÷inde ve kuvvet ortadan kalktÕktan son-ra deforme olmadÕ÷Õnda lineer, elastik davson-ranÕú gösterir.
ømplantlarda Sonlu Elemanlar Stres Analiz Yöntemi UygulamalarÕ
Ledley ve Huang’Õn matematiksel bir diú modelini geliútirmeleri ile sonlu elemanlar stres analizi yöntemi (SESA) diú hekimli÷inde araútÕrma yapÕlan alanlardan biri haline
gelmiú-tir (19). Dental implantlarda SESA yöntemi kullanÕlarak yapÕlan ilk çalÕúma 1973’te Tesk ve Widera tarafÕndan rapor edilmiútir. Bu ça-lÕúmada iki boyutlu ve aksisimetrik SESA yön-temi ile implant çevresindeki kemikte oluúan stres da÷ÕlÕmlarÕ incelenmiútir. ømplant yüzeyi-nin pürüzlülü÷ü stres iletimi açÕsÕndan güncel bir araútÕrma konusu olmuútur. Vaillancourt ve arkadaúlarÕ, düz yüzeylere sahip implanlarda kemik atrofisinin daha çok görüldü÷ünü bil-dirmiúlerdir (20). Savedi ve arkadaúlarÕ, düz ve pürüzlü yüzeylere sahip iki implant modelinin üç boyutlu SESA analizini karúÕlaútÕrdÕklarÕ ça-lÕúmalarÕnda, pürüzlü yüzeye sahip implant modelinde kuvvetlerin daha standart da÷ÕlÕm gösterdi÷ini ve implantÕn apikal sahasÕnda stres oluúmadÕ÷ÕnÕ göstermiúlerdir. Düz yüzeyli implant modelinde ise apikal sahada aúÕrÕ stres birikimi gözlemiúlerdir. Bunun sonucunda, pü-rüzlü yüzeyin, do÷al diúteki periodontal liga-mentin úok absorbsiyon yetene÷ine benzer etki gösterdi÷ini ve bu nedenle daha ideal oldu÷unu bildirmiúlerdir (21). Benzer úekilde, Cheng ve arkadaúlarÕ düz yüzeye sahip implantlarda stre-sin de÷iúmeden iletildi÷ini ve pürüzlü yüzeyin bu nedenle tercih sebebi olabilece÷ini vurgu-lamÕúlardÕr. Ek olarak, düz yüzeylerde stresi azaltabilmek için implant çapÕnÕn artÕrÕlabile-ce÷i bildirilmiútir (22). AynÕ úekilde, implant çapÕnÕn stres iletimi ile iliúkisi pek çok araútÕrÕ-cÕ tarafÕndan de÷erlendirilmiútir. Matsushita ve arkadaúlarÕnÕn vertikal ve lateral yüklemelerde implant çevresinde oluúan streslerin implant çapÕ ile olan iliúkisini de÷erlendirdikleri çalÕú-manÕn sonuçlarÕ, kompakt kemikte oluúan streslerle implant çapÕ arasÕnda ters iliúki oldu-÷unu ve geniú implantlarÕn stres da÷ÕlÕmÕ açÕ-sÕndan tercih edilebilece÷ini göstermiútir (23). Pelizzer ve arkadaúlarÕ, farklÕ çaplardaki imp-lantlarÕ standart kuvvet altÕnda SESA ile de÷er-lendirmiúler ve implant çapÕ arttÕkça stres da÷Õ-lÕmÕnÕn daha elveriúli oldu÷u sonucuna varmÕú-lardÕr (24). ømplantÕn boyutlarÕ kuvvetin trans-ferinde oldukça önem taúÕyan bir faktördür. Maksimum stresin implantÕn boyun bölgesinde birikti÷i düúünüldü÷ünde, boy/çap oranÕ önem-li bir faktördür (25). Mohammed ve arkadaúla-rÕ, farklÕ dizaynlarda de÷iúik çapa sahip imp-lantlarÕn stres da÷ÕlÕmÕnÕ analiz etmiúler ve implant kalÕnlÕ÷Õ arttÕkça, peri implant sahada stresin azaldÕ÷ÕnÕ bulmuúlardÕr. Ek olarak,
pa-ralel dizayn implant geometrisinin apikale do÷-ru incelme gösteren konik tarza kÕyasla daha avantajlÕ oldu÷unu bildirmiúlerdir (26). Stres da÷ÕlÕmÕnÕ etkileyen bir di÷er önemli faktör implantÕn boyudur. Bourauel ve arkadaúlarÕ, trabeküler ve kortikal kemik için, standart imp-lanta kÕyasla, kÕsa implant kullanÕmÕnÕn stresi artÕrdÕ÷ÕnÕ savunmuúlardÕr (27). AynÕ úekilde Tonillo ve arkadaúlarÕ da, normal implant bo-yunu 11 mm kabul ettikleri çalÕúmalarÕnda da-ha kÕsa implantlarÕn stres da÷ÕlÕm karúÕlaútÕr-masÕnÕ yapmÕúlar, kÕsa implantlarda standart implanta kÕyasla kortikal kemikte %50 daha fazla stres ve trabeküler kemikte de %80 daha fazla stres oluútu÷unu gözlemlemiúlerdir. KÕsa implantlarda, boyun kÕsmÕnda aúÕrÕ stres biri-kimi oldu÷unu vurgulamÕúlardÕr (28). Benzer görüúteki Lee ve arkadaúlarÕ da, implant bo-yundaki artÕúÕn streste azalmaya neden oldu÷u-nu belirtmiúlerdir. Buna karúÕlÕk, Rieger ve ar-kadaúlarÕ da, yaptÕklarÕ SESA çalÕúmasÕnda düúük streslerin, yüksek stresler gibi kemik re-zorpsiyonuna yol açabilece÷ini, implant boyu-tunun artmasÕnÕn bir noktadan sonra yarar sa÷-lamayaca÷ÕnÕ savunmuúlardÕr (29,30). ømplan-tÕn geometrisi ve boyutlarÕ kadar, planlamada yer alan implant miktarÕ ile çoklu uygulama-larda uygulama açÕlarÕ da stres açÕsÕndan önemli bir faktördür (31). Papavasiliou ve ar-kadaúlarÕ tek diú implant çevresinde farklÕ ke-mik yüksekliklerinde oluúan stresleri SESA yöntemi ile de÷erlendirmiúlerdir. Bu çalÕúma-nÕn sonuçlarÕ, streslerin kompakt kemikte yo-÷unlaútÕ÷ÕnÕ ve okluzal yüzeye e÷imli gelen yüklerin stresleri on beú kat artÕrdÕ÷ÕnÕ rapor etmiúlerdir (32). Papavasiliou ve arkadaúlarÕnÕn bir baúka üç boyutlu SESA çalÕúmasÕnda os-seointegrasyon derecesinin kemik-implant ara yüzündeki stres da÷ÕlÕmÕna etkisini incelemiú-lerdir. Osseointegrasyonun krestal ve apikal stresleri azalttÕ÷Õ, sadece apikal osseointegras-yonun yüksek apikal streslere neden oldu÷u, krestal osseointagrasyonun ve vertikal yükle-menin stresleri azalttÕ÷Õ sonuçlarÕ ortaya çÕk-mÕútÕr (33). Holmes ve Loftus implantlarda ok-luzal kuvvetlerin iletilmesinde kemik kalitesi-nin etkisini SESA yöntemi ile incelemiúlerdir. Bu çalÕúmanÕn sonuçlarÕ kalÕn kompakt kemik ve yüksek densitedeki trabeküler kemik yapÕ-sÕnÕn, implantÕn kemik içindeki mikro hareke-tini ve stres yo÷unlu÷unu azaltaca÷ÕnÕ
göster-miútir (34). Bununla birlikte, implant destekli protezin okluzal yüklemede iletti÷i kuvvet ve-ya kullanÕlan protezin okluzyon tipi de, imp-lant stresi açÕsÕndan oldukça önemlidir. Bu ko-nuda EskitascÕo÷lu ve arkadaúlarÕ, implant des-tekli protezin maksimum yüzeyde okluzal te-masÕ sa÷late-masÕ gerekti÷ini, total diúsizliklerde kullanÕlan implant destekli overdenture pro-tezlerin ise en ideal olarak fonksiyonel okluz-yonu sa÷lamasÕ gerekti÷ini vurgulamÕúlardÕr (35,36). Chou ve arkadaúlarÕ, farklÕ markalar-dan uyguladÕklarÕ implantlarÕn iletti÷i stresi de÷erlendirdikleri çalÕúmalarÕnda, peri implant alanda maksimum stres azalmasÕnÕn kortikal kemik kalÕnlÕ÷ÕnÕn arttÕ÷Õ alanlarda oldu÷unu bulgulamÕú ve baúarÕlÕ bir osseointegrasyon için cerrahi öncesinde kortikal kemik kalÕnlÕ÷Õ-nÕn bilinmesinin faydalÕ olaca÷ÕnÕ bildirmiúler-dir (37). AynÕ úekilde, Chang ve arkadaúlarÕ da, özellikle lateral kuvvetlerin kemikte daha fazla gerilime neden oldu÷unu ve ilaveten, düúük densiteli kemikte bu gerilimin %58.8 artÕú gös-terdi÷ini gözlemlemiútir (38).
ømplant baúarÕsÕnÕ etkileyen en önemli faktörlerden biri de, implant çevresindeki ke-mi÷in yüksekli÷idir. Kemik yüksekli÷inin fazla olmasÕ, stres da÷ÕlÕmÕ açÕsÕndan avantajdÕr (39). Koca ve arkadaúlarÕ, Tip 3 kemik model-lerinde standart boyutta uyguladÕklarÕ implant-lar için beú de÷iúik kemik boyu kullanmÕúimplant-lar ve kemik boyu artÕúÕnÕn dtres da÷ÕlÕmÕ açÕsÕndan daha avantajlÕ oldu÷unu bildirmiúlerdir (40). ømplant etrafÕnda var olan kemik defekti, stres da÷ÕlÕmÕnÕ etkiler (41). Van Oosterwyck ve arkadaúlarÕ implantÕn yerleútirilmesi sÕrasÕnda bukkal ya da lingual yüzeyde dehissens oluú-masÕ durumunda marjinal kemi÷e etki eden streslerin arttÕ÷ÕnÕ ve bunun kemikte aúÕrÕ yüke neden olabilece÷ini belirtmiúlerdir (42). Ben-zer bir çalÕúmada Kitamura ve arkadaúlarÕ, implant çevresinde vertikal ve çevresel defekt-ler oluúturmuúlar ve stres da÷ÕlÕmÕnÕ SESA kul-lanarak analiz etmiúlerdir. Vertikal defekte sa-hip modelde stresin arttÕ÷ÕnÕ ve buna ba÷lÕ re-zorbsiyon derinli÷inde artÕú oldu÷unu bulmuú-lardÕr. Çevresel defekt modelinde ise, kortikal kemi÷e iletilen stres sa÷lÕklÕ ve vertikal defekt-li modele kÕyasla daha azalmÕúken, trabeküler kemi÷e iletilen stres artÕú göstermiútir. Buna ba÷lÕ yine rezorbsiyon derinli÷i artmÕútÕr (43). ømplantlarda baúarÕ oranÕ yüksek olmasÕna
kar-úÕn literatürde farklÕ hasta gruplarÕnÕ ve çeúitli implant sistemlerini etkileyen baúarÕsÕzlÕk ra-porlarÕ da mevcuttur (44). Klinik baúarÕsÕzlÕk sonuçlarÕ alveol kemik kaybÕ, implantÕn kaybÕ veya fraktürüdür. ømplantÕ destekleyen kemik miktarÕ ve yapÕsÕ stres da÷ÕlÕmÕnÕ etkileyen fak-törlerden biridir. Bu yüzden periimplantitis so-nucu oluúan kemik kayÕplarÕnda implanta etki eden kuvvetlerin implantÕ destekleyen doku-lardaki stres da÷ÕlÕm ve miktarlarÕnÕn bilinmesi gerekmektedir. Ancak literatürde bu konu ile ilgili çalÕúma sÕnÕrlÕ sayÕdadÕr (45).
Klinik olarak kullanÕmÕ yaygÕn olan imp-lantlarla ilgili stres analiz çalÕúmalarÕ klinisye-nin tedavi seçenekleri açÕsÕndan yönlendirici olacak ve baúarÕ oranÕnÕ artÕracaktÕr.
KAYNAKLAR
1-Caputo, AA, Wylie, RS. Role of bio-mechanics in periodontal therapy. Eri-úim:[http://www.dentalsupplyhouse.com/visito rs/biomechanics/].Eriúim tarihi: 07.12.1998.
2-Uysal, H. Kemi÷in mekanik özellikleri ve kuvvet altÕnda geliútirdi÷i mekanik ve biyo-lojik davranÕúlar. Oral ømplantoloji Dergisi 1997; 4: 36-43.
3-Brunski, JB, Puelo, DA, Nanci, A. Bi-omaterials and biomechanics of oral and maxillofacial implants: Current status and futu-re developments. Int J Oral Maxillofac Imp-lants 2000;15 (1): 15-47.
4-Bidez, MW, Misch, CE. Force transfer in implant dentistry: Basic concepts and prin-cipals. J Oral Implantol 1992; 18 (3): 264-274. 5-AkÕn-Nergiz, N, Nergüz, ø, Schultz, A, Arpak, N, Niedermeier, W. Reactions of peri-implant tissues to continious loading of osseo-integrated implants. Am J Orthodontics Dento-facial Orthop 1998; 114: 292-298.
6-Duyck, J, Rønold, HJ, Oosterwyck, HV, Naert, I, Sloten, JV., Ellingsen, JE. The influ-ence of static and dynamic loading on marginal bone reactions around osseointegrated imp-lants: an experimental animal study. Clin Oral Implants Res 2001; 12: 207-218.
7-Chao, YL, Meijer, HJA., Oort, RPV., Versteegh, PAM. The incomprehensible suc-cess of the implant stabilised overdenture in
the edentulous mandible: A literature review on Transfer of Chewing forces to bone surron-ding implants. Eur J Prosthodont Restor Dent 1995; 3(6): 255-261.
8-De Tolla, DH, Andreana, S, Patra, A, Buhite, R, Comelle, B. The role of the finite element model in dental implants. J Oral Imp-lantol 2000; 26(2): 77-81.
9-Tonetti, MS, Schmid, J. Pathogenesis of implant failures. Periodontol 2000 1994; 4: 127-138.
10-Spiekermann, H, Donath, T, Jovano-vic, S, Richter, J. Color Atlas of Medicine. Implantology. Thieme Medical Publishers, Inc., New York 1995; 317-329.
11-Glantz, POJ., Nilner, K. Biomechani-cal aspects of prosthetic implant borne recont-ructions. Periodontol 2000 1998; 17: 119-124.
12-Lundgren, D, Laurell, L. Biomechani-cal aspects of fixed bridgework supported by naturel teeth and endoosseos implants. Perio-dontol 2000 1994; 4: 23-41.
13-Bassit, R, LindstrĘm, H, Rangert, B. In vivo registration of force development with ce-ramic and acrylic resin occlusal materials on implant-supported prostheses. Int J Oral Maxil-lofac Implants 2002; 17: 17-23.
14-Baran, ø. øki Tip Silindirik Endosteal ømplant Alt YapÕ Üzerine HazÕrlanmÕú Üç De-÷iúik Tüberkül E÷imli Kron TasarÕmlarÕna Uy-gulanan Vertikal Kuvvetlerin Oluúturdu÷u Ge-rilimlerin “Finite Element Stress Analysis” Yöntemi ile øncelenmesi. Tez, Ankara, 1995; 4-11.
15-AydÕnlÕk, E, ùahin, E. Diú hekimli÷in-de stres analizleri. Hacettepe Diú Hekimli÷i Fakültesi Dergisi 1977; 1(1): 78-85.
16-Baran, NM. Finite Element Analysis on Microcomputers. McGraw Hill, Inc., 1998; 27-60.
17-Martin, HC, Carey, GF. Introduction to Finite Element Analysis. McGraw-Hill, Inc., 1973; 1-11.
18-Rockey, KC, Evans, HR, Griffiths, DW, Nethercot, DA. The finite element
met-hod. A basic introduction for engineers. Gra-nada Publishing Limited,1983; 1-6.
19-Ledley, RS, Huang, HK. Linear model of tooth displacement by applied forces. J Dent Res 1968; 47: 427-432.
20-Vaillancourt H, Pilliar RM, McCam-mond D. Factors affecting crestal bone loss with dental implants partially covered with a porous coating: a finite element analysis. Int J Oral Maxillofac Implants. 1996 May-Jun;11(3):351-9.
21-Savadi RC, Agarwal J, Agarwal RS, Rangarajan V. Influence of Implant Surface Topography and Loading Condition on Stress Distribution in Bone Around Implants: A Comparative 3D FEA. J Indian Prosthodont Soc. 2011 Dec;11(4):221-31.
22-Cheng HY, Chu KT, Shen FC, Pan YN, Chou HH, Ou KL. Stress effect on bone remodeling and osseointegration on dental implant with novel nano/microporous surface functionalization. J Biomed Mater Res A. 2013 Apr;101(4):1158-64.
23-Matsushita, Y, Kitoh, M, Mizuta, K, Ikeda, H, Suetsugu, T. Two dimensional FEM analysis of hydroxyapatite implants: Diameter effects on stress distribution. J Oral Implantol 1990;16(1): 6-11.
24-Pellizzer EP, Verri FR, de Moraes SL, Falcón-Antenucci RM, de Carvalho PS, Nori-tomi PY. Influence of the implant diameter with different sizes of hexagon. Analysis by FEM-3D. J Oral Implantol. 2011 Apr 4.
25-Demenko V, Linetskiy I, Nesvit K, Hubalkova H, Nesvit V, Shevchenko A. Im-portance of diameter-to-length ratio in selec-ting dental implants: a methodological finite element study. Comput Methods Biomech Bi-omed Engin. 2012 May 22.
26-Mohammed Ibrahim M, Thulasingam C, Nasser KS, Balaji V, Rajakumar M, Rup-kumar P. Evaluation of design parameters of dental implant shape, diameter and length on stress distribution: a finite element analysis. J Indian Prosthodont Soc. 2011 Sep;11(3):165-71.
27-Bourauel C, Aitlahrach M, Heinemann F, Hasan I. Biomechanical finite element
analysis of small diameter and short dental implants: extensive study of commercial imp-lants. Biomed Tech (Berl). 2012 Jan 26;57(1):21-32.
28- Toniollo MB, Macedo AP, Rodrigues RC, Ribeiro RF, de Mattos Mda G. Three-dimensional finite element analysis of stress distribution on different bony ridges with diffe-rent lengths of morse taper implants and prost-hesis dimensions. J Craniofac Surg. 2012 Nov;23(6):1888-92.
29- Lee JS, Lim YJ. Three-dimensional numerical simulation of stress induced by dif-ferent lengths of osseointegrated implants in the anterior maxilla. Comput Methods Bio-mech Biomed Engin. 2012 Mar 8.
30-Rieger, MR, Adams, WK, Kinzel, GL. A finite element survey of eleven endosseos implants. J Prosthet Dent 1990; 63: 457-465.
31- Fazi G, Tellini S, Vangi D, Branchi R. Three-dimensional finite element analysis of different implant configurations for a mandibu-lar fixed prosthesis. Int J Oral Maxillofac Imp-lants. 2011 Jul-Aug;26(4):752-9.
32-Papavasiliou, G, Kamposiora, P, Bay-ne, SC, Felton, DA. Three dimensional finite element analysis of stress distribution around single tooth implants as a function of bony support, prosthesis type and loading during function. J Prosthet Dent 1996; 76: 633-640.
33-Papavasiliou, G, Kamposiora, P, Bay-ne, SC, Felton, DA. 3D FEA of osseointegra-tion percentages and patterns on implant bone interfacial stresses. J Dent 1997; 25: 485-491.
34-Holmes, DC, Loftus, JT. Influence of bone quality on stress distribution for endoos-seos implants. J Oral Implantol 1997; 3: 104-111.
35-Eskitascioglu G, Usumez A, Sevimay M, Soykan E, Unsal E. The influence of occlu-sal loading location on stresses transferred to implant-supported prostheses and supporting bone: A three-dimensional finite element study. J Prosthet Dent. 2004 Feb;91(2):144-50.
36-Yilmazi B, Karaagaclioglu L, Belli S, Eskitascioglu G. Evaluation of functional stress in different occlusion types of dentures
supported by osseointegrated implants for edentulous patients by FEM. Journal of dental research; 2002 March, 81, special issue p:393.
37-Chou IC, Lee SY, Wu MC, Sun CW, Jiang CP. Finite element modelling of implant designs and cortical bone thickness on stress distribution in maxillary type IV bone. Comput Methods Biomech Biomed Engin. 2012 Jun 29.
38-Chang SH, Lin CL, Hsue SS, Lin YS, Huang SR. Biomechanical analysis of the ef-fects of implant diameter and bone quality in short implants placed in the atrophic posterior maxilla. Med Eng Phys. 2012 Mar;34(2):153-60.
39-Yoon KH, Kim SG, Lee JH, Suh SW. 3D finite element analysis of changes in stress levels and distributions for an osseointegrated implant after vertical bone loss. Implant Dent. 2011 Oct;20(5):354-9.
40-Koca OL, Eskitascioglu G, Usumez A. Three-dimensional finite-element analysis of functional stresses in different bone locations produced by implants placed in the maxillary posterior region of the sinus floor. J Prosthet Dent. 2005 Jan;93(1):38-44.
41-Akca K, Cehreli MC. Biomechanical consequences of progressive marginal bone loss around oral implants: a finite element stress analysis. Med Biol Eng Comput. 2006 Jul;44(7):527-35.
42- Van Oosterwyck, H, Duyck, J, Sloten, JV, Van der Perre, G, Naert, I. Periimplant bo-ne tissue strains in cases of dehissence: a finite element study. Clin Oral Impl Res; 13:327-333.
43- Kitamura E, Stegaroiu R, Nomura S, Miyakawa O. Biomechanical aspects of margi-nal bone resorption around osseointegrated implants: considerations based on a three-dimensional finite element analysis. Clin Oral Implants Res. 2004 Aug;15(4):401-12.
44- Esposito M, Thomsen P, Ericson LE, Lekholm U. Histopathologic observations on early oral implant failures. Int J Oral Maxillo-fac Implants. 1999 Nov-Dec;14(6):798-810.
45-Soykan E. ømplant çevresindeki farklÕ kemik defektlerinde fonksiyonel kuvvetlerin oluúturdu÷u stres da÷ÕlÕmÕnÕn sonlu elemanlar stres analiz yöntemi ile de÷erlendirilmesi. An-kara Üniversitesi Diúhekimli÷i Fakültesi Peri-odontoloji Anabilim DalÕ Doktora Tezi. 2002.
YazÕúma Adresi:
Dr.Dt.Nilsun BAöIù
Ankara Üniversitesi Diúhekimli÷i Fakültesi Periodontoloji Anabilim DalÕ
Beúevler/ Ankara
