Tam Ark Üzerinde 4 İmplant Restorasyonlarında Titanyum, Zirkonyum ve PEEK’in Mekanik Özelliklerinin Kapsamlı Analizi

Çalışmanın tasarımını ve sonuçlarını tartışmadan önce, Tam Ark Üzerinde 4/6 Restorasyonlar için mevcut çok üniteli dayanak seçeneklerini kısaca gözden geçirelim. XGate Dental, Full Arch-on-4/6 gibi anında yükleme protokolleri için tasarlanmış üç tip çok üniteli abutment geliştirmiştir:

MUA D tipi. Bu, serinin klasik ve en eski versiyonudur; hem düz hem de açılı seçenekleri mevcuttur.

Bu, kanıtlanmış ve etkili bir seçenektir. 17° ve 30° açılı versiyonlar, 100°'ye kadar toplam implant sapmasını telafi edebildikleri için özellikle dikkat çekicidir.

Bu abutmentler ayrıca diş eti yüksekliğini belirtmek için kullanışlı renk kodlamasına sahiptir.

Aşağıda tipik bir Full Arch-on-4 protez çözümü gösterilmiştir.

MUA V tipi. Bunlar, MUA D tipine kıyasla daha düşük profile ve abutment platformu ile silindir arasında daha geniş temas alanına sahip üniversal abutmentlerdir.

10 mm²'lik artırılmış temas alanı, yapının stabilitesini ve genel mekanik dayanıklılığını artırır.

Bu seride yalnızca düz abutmentler bulunmaktadır, ancak MUA V-tipi, genellikle 4/6 implantlı tam ark protezler için yeterli olan, 40°'ye kadar orta düzey implant arası açı farklılıklarını tolere edebilir.

Bu çok üniteli abutmentler ayrıca diş eti seviyesine göre renk kodlamasıyla kolayca ayırt edilebilmektedir.

MUA S-tipi. Bu, özellikle estetik protezlerde değerli olan, vida tutuculu süper kompakt boyutlara sahip abutmentlerin en son gelişmesidir. Bu çok üniteli abutmentler ayrıca diş eti yüksekliğine göre renk kodludur.

MUA S-tipi için özel olarak tasarlanmış kılıf, tespit vidasının açılı olarak yerleştirilmesine olanak tanır. Bu durum, özellikle ön bölgede, vida erişim kanalının kuron yüz yüzeyinde ortaya çıkabileceği ve estetik sorunlara yol açabileceği durumlarda önemlidir. Vida kanalı genellikle kompozit malzeme ile doldurulur, ancak zamanla bu kompozit malzeme leke ve renk değişikliği oluşturarak kuron üzerinde belirgin hale gelebilir. Vida kanalı açılı konumlandırılarak daha az görünür bir alana taşınabilir ve nihai estetik sonuç iyileştirilebilir. Açılı vida kanalına sahip manşon bu amaç için özel olarak geliştirilmiştir.

Aşağıdaki çizimde XGATE Dental'in farklı tipteki çok üniteli abutmentlerinin tam boyutlarının karşılaştırması gösterilmektedir.

XGATE Dental, Grade 23 titanyum alaşımından implantlar ve her türlü abutmentı üretmektedir. Ancak, zirkonyum, diğer ileri seramikler ve hatta yüksek performanslı polimerlerden üretilen implantlar hakkında giderek artan sayıda yayın görüyoruz. Bu nedenle, derinlemesine bir araştırmanın sonuçlarını okuyucularımızla paylaşmaya ve laboratuvar bulgularının neden her zaman doğrudan klinik uygulamaya yansımadığını tartışmaya karar verdik.

Bu makale FEA çalışmasına dayanmaktadır " Dörde Bir Arada Dental İmplant Sistemlerinin Mekanik Bütünlüğü: Zirkonya, Titanyum ve peek'in Malzeme Özelliklerinin Sonlu Eleman Simülasyonu”

Günlük implantoloji pratiğinde tartışmalar genellikle implantın şekli, uzunluğu ve konumu etrafında döner. Ancak, en kritik faktörlerden biri olan implant sisteminin malzemesi sıklıkla göz ardı edilir. Oysa, restorasyonun bir, beş veya on yıl sonra oklüzal yük altında nasıl davranacağını nihai olarak belirleyen şey malzemedir.

Bugün incelediğimiz çalışma, klinik uygulamalarda giderek daha fazla tercih edilen üç malzemeye odaklanıyor:

• Titanyum—İmplantolojinin "iş atı ve altın standardı".
• Zirkonyum—Estetik, dayanıklı ve hızla popülerlik kazanıyor.
• PEEK—Biyomimetik özellikler sunan hafif bir polimer.

Araştırmacılar, gerçekçi yük koşulları altında Full Arch-on-4 protezini modelleyerek kapsamlı bir sonlu elemanlar analizi (FEA) gerçekleştirdiler. Bu tür simülasyonlar, çıplak gözle değerlendirilmesi mümkün olmayan şeyleri görselleştirmemize olanak tanır: implant içinde stresin nasıl dağıldığı, deformasyonun nerede meydana geldiği ve stres konsantrasyonu riskinin en yüksek olduğu noktalar.

Modeldeki implant yapısı karmaşıktı ve kemik-implant arayüzündeki gerçek yapısal elemanları simüle etmek için üç çit (destek kaburgası) içeriyordu.Çalışmanın bulguları zengin ve bazı açılardan beklenmedikti. Bu incelemeyi, sadece estetik özelliklerini değil, malzemelerin mekanik özelliklerini de anlaması gereken diş hekimleri ve genel pratisyenler için araştırmayı özetlemek amacıyla hazırladık.

Çalışmanın Yürütülme Yöntemi: Kısa Bir ÖzetFEA modeli

Araştırmacılar, implantın 3 boyutlu modelini CATIA'da oluşturdu ve simülasyonu ANSYS'de gerçekleştirdi:

• implant uzunluğu: 8 mm
• çap: 4.5 mm
• üç adet "çit": iki adet 2 mm, bir adet 1,5 mm.
• kemik: 1 mm kortikal tabaka + süngerimsi kemik
• 81.000 düğüm noktası, 27.000 ağ elemanı

Malzemeler

Çalışma karşılaştırıldı:

• titanyum
• zirkonya
• PEEK (polimer)

Tüm bileşenler (kemik ve implant) doğrusal elastik ve izotropik olarak modellenmiştir; bu da malzeme özelliklerinin geçerli bir şekilde karşılaştırılmasına olanak tanır.

Yükler

İki mod:

• Dikey yük 100 N—dört ucun her biri için → toplam 400 N.
• 30° açıyla 100 N'luk eğik yük—Çiğneme kuvvetlerinin yörünge simülasyonu.

Üç temel metrik ölçüldü:

• deformasyon (µm)
• stress (MPa, von Mises)
• gerginlik

Malzemelerin Özellikleri: Hemen Her Şeyi Açıklayan Temel

Aşağıdaki tablo, implantın davranışını belirleyen mekanik özellikleri göstermektedir.

Tablo 1. Malzemelerin Mekanik Özellikleri

• Young modülü ne kadar yüksekse → malzeme o kadar az deforme olur, ancak stres o kadar yoğunlaşır.
• Malzeme ne kadar yumuşaksa → o kadar fazla deforme olur, ancak tepe gerilimi o kadar az oluşur.

Bu, zirkonyumun neden çok az, PEEK'in ise neden çok fazla deforme olduğunu açıklıyor.

Sonuçlar: Dikey Yük

Deformasyon

Tablo 2. 100 N (Dikey) Yük Altında Deformasyon

Gerilim

Tablo 3. Maksimum ve Ortalama Gerilim (MPa)

Ortalama gerilimin maksimum gerilime oranı: Bu değer %100'e ne kadar yakınsa, yük dağılımı o kadar eşit demektir.

İşte zirkonyum, çalışmada öne çıkan bir sonuç ortaya koyuyor.

Deformasyon ve Stres: Uygulamada Hangisi Daha Önemlidir?

• Zirkonyum neredeyse hiç deforme olmaz ve yükleri mükemmel şekilde dağıtır.
• Titan—esneklik ve dayanıklılık arasında bir denge.
• PEEK—yumuşak malzeme, tepe gerilimlerini azaltır ancak yüksek deformasyona uğrar.

Sonuçlar: Açılı Yükleme (Çiğneme Hareketi)

Açılı yükleme yapıldığında malzemeler arasındaki farklar daha da belirgin hale gelir.

Tablo 4. 30° Açıda 100 N Yük Altında Oluşan Deformasyon

• PEEK diğer malzemelere göre bir kat daha fazla deforme olur.
• Zirkonyum bir kez daha en kararlı geometriyi ortaya koyuyor.

Tablo 5. Gerilme (Eğik Yük)

Zirkonyumun yüksek maksimum gerilimine rağmen ortalama gerilimi en düşük seviyede kalır, bu da yükün eşit dağıldığını gösterir.

Temel Ölçümler Karşılaştırma Tablosu (Mermaid)

Tartışma: Tüm Bunlar Klinik Uygulama İçin Ne Anlama Geliyor?

Zirkonyum: Minimum Deformasyon + Daha İyi Yük Dağılımı

Çalışma, zirkonyumun sert bir iskelet görevi gördüğünü gösteriyor.

Yükü emer ve şeklini neredeyse hiç değiştirmez. Bu, yükün çitler de dahil olmak üzere tüm yapıya daha eşit şekilde dağılmasını sağlar.

Bu nedenle zirkonyum, her bir implantın yükün önemli bir kısmını taşıdığı Tam Dörtlü İmplant Uygulamalarında özellikle ilgi çekici olabilir.

Titanyum: Altın Ortalama

Titanyum tahmin edilebilir şekilde davranır:

• Orta derecede deformasyon.
• Kabul edilebilir stres dağılımı.
• Stres konsantrasyonları zirkonyumdan düşük, PEEK'ten ise yüksektir.

Titanyumu endüstri standardı haline getiren şey, bu özelliklerin birleşimidir.

PEEK: düşük stres ancak yüksek deformasyon

Sonuçlar gösterdi:

• En yüksek stresi azaltır (potansiyel bir avantaj).
• Ancak, önemli ölçüde şekil değişikliği meydana gelebilir (potansiyel bir risk).

İmplant seviyesinde yüksek deformasyon aşağıdakilere yol açar:

• Yük kayması
• Yapı içindeki stres konsantrasyonları
• Potansiyel yorulma arızası noktaları

Çalışmada, yazarlar böyle bir deformasyon modelinin mekanik komplikasyonları özellikle uzun açıklıklı restorasyonlarda artırabileceğini belirtmektedir.

Doktorların Hatırlaması Gerekenler: Önemli Yorumlamalar

(Herhangi bir öneri yok – sadece çalışma sonuçlarının yorumlanması.)

1- Zirkonya bu modelde gösterdi

• minimum deformasyon
• minimum ortalama stres
• yükün en eşit dağılımı.

2- Titanyum istikrarlı bir ortalama performans sergiledi ve çoğu parametrede diğer iki malzemenin arasında yer aldı.

3- PEEK—tepe yükleri azaltan ancak deformasyon ve gerilim dağılımı açısından dezavantajlı olan bir malzeme.

4- Eğik yükleme altında malzemeler arasındaki farklar daha da belirginleşiyor,

5- Full Arch-on-4, her implantın kritik öneme sahip olduğu bir sistemdir.

Bu nedenle, malzeme özellikleri özellikle önemli bir rol oynar.

Temel Ölçümlerin Özet Tablosu

Tablo 6. Malzemelerin Temel Mekanik Özelliklerine Göre Karşılaştırılması

Sonuç

Araştırmacılar, Full Arch-on-4 konfigürasyonundaki üç malzemenin FEA analizi sırasında ilginç ve büyük ölçüde beklenmedik bir dizi sonuç elde ettiler:

• Zirkonyum minimum deformasyonla daha iyi mekanik dayanıklılık gösterir.
• Titanyum dengeli özellikler sunarak evrensel bir malzeme olarak konumunu koruyor.
• PEEK düşük tepe gerilimlerine sahiptir, ancak deformasyon açısından önemli ölçüde geride kalır.

Çalışmada bir restorasyonun uzun vadeli dayanıklılığında malzeme seçiminin bağımsız bir faktör olarak önemine

Editöryal Yorumlar

İyi yürütülmüş bir FEA çalışması bile kapsamlı klinik uygulama ve uzun vadeli gözlemin yerini tutamaz.

Kısacası, çelişkinin özü şudur

• FEA modeli, bu geometrideki zirkonyumun iki kriter açısından "üstün" olduğunu gösterdi: Minimum deformasyon ve ortalama gerilimin çok yüksek "dağılımı" (modelde yük, yapı boyunca homojen olarak dağılmıştır). Bu, zirkonyumun simüle edilen koşullar altında "sert ve dayanıklı" olmasını sağlar.
• Klinik uygulama ve yorulma testi zirkonyanın başka bir sınırlamasına işaret eder: titanyuma kıyasla daha kırılgandır (daha az plastisite, daha düşük darbe dayanımı), bu nedenle gerçek dünya koşullarında (özellikle döngüsel çiğneme yükü, oturma hataları, ince kesitler, yanlış hizalama durumunda) çatlayabilir veya yaşayabilir titanyumdan daha sık "mekanik" arızalar.

• Çok yüksek elastikiyet modülü → yük altında minimum deformasyon (FEA sonuçları).
• Uygun tasarımla, modellerde ortalama gerilmeleri "dağıtma" yeteneği yüksektir – düşük ortalama gerilme.
• Estetik açıdan: "gri parlaklık" oluşturmaz, ön bölgede kullanıma uygundur.
• Yüksek aşınma ve korozyon direnci (seramik).

Zirkonya-Eksileri (Klinik Riskler)

• Kırılganlık ve çatlama riski: Zirkonyum bir seramiktir, sınırlı sünekliğe sahiptir; yerel gerilim yoğunlaşmalarında yorulma çatlakları oluşur.
• "İmplant-abutment" bağlantısının özellikleri: İki parçalı zirkonyum implantlar/abutmentler için bağlantının çok dikkatli tasarlanması gerekir; kötü bağlantı tasarımı mikro çatlak ve kırılma riskinin yüksek olmasına yol açar.
• Titanyuma kıyasla iki parçalı zirkonya sistemleri (özellikle >5-10 yıl) için sınırlı uzun vadeli klinik veriler.
• Üretim kusurlarına karşı hassasiyet (gözenekler, sinterleme sırasında oluşan termal gerilmeler).

Titanyum (Sınıf 5, Sınıf 23) – Avantajları

• Yüksek viskozite ve plastiklik: Metal bükülebilir ancak aniden kırılmaz; bu da ona aşırı yüklere ve yorulmaya karşı bir "güvenlik payı" sağlar.
• Mükemmel yorulma direnci: Titanyum ve alaşımları (Sınıf 5 – Ti-6Al-4V; Sınıf 23 – ELI varyantı) ve onlarca yıllık kanıtlanmış klinik güvenilirlik.
• Bağlantı tasarımı (vidalı bağlantılar, platform uyumluluğu): Kapsamlı testler, çok sayıda klinik protokol.
• Küçük uyumsuzluklar ve kurulum hataları durumunda özür dileriz.

Titanyum-Eksileri

• Estetik: İnce diş eti durumunda mavimsi bir renk tonu görülebilir.
• Nadir görülen olumsuz koşullar altında korozyon meydana gelebilir (çevre ile reaksiyona girme), ancak bu sorun genellikle klinik olarak yönetilebilir.

PEEK: Avantajları ve Dezavantajları (Kısaca)

Artıları: Elastisite modülü kemiğe daha yakındır, geçici restorasyonlar için uygundur, darbeleri emer, tepe basıncını azaltır.

Dezavantajları: Düşük sertlik yüksek deformasyona yol açar; özellikle ince kesitlerde uzun vadeli döngüsel yükleme altındaki davranışı soru işaretleri yaratmaktadır. Şu anda, titanyumun evrensel bir alternatifi olmaktan ziyade, belirli uygulamalar (örneğin geçici üst yapılar, darbe emici bileşenler) için birincil rol oynamaktadır.

Kanıtların Bütünü Ne Gösteriyor (Ortak Bulgular)

1. Titanyum, uzun vadeli klinik güvenilirliği, öngörülebilirliği ve yorgunluğa karşı direnci nedeniyle “altın standart” olmaya devam ediyor. Bu bir pazarlama ifadesi değil, onlarca yıllık klinik gözlem ve meta-analizlerin sonucudur.
2. Zirkonya çekicidir çünkü modellerde daha az deforme olur ve üstün estetik sunar. Bununla birlikte, kırılganlığı ve gerçek dünya yükleri altında kırılma eğilimi, klinisyenlerin tam kemerli, implant destekli restorasyonlar için dikkatli yaklaşmalarının nedenleridir.
3. İki parçalı zirkonyum sistemleri (implant + zirkonyum abutment), tasarım ve bağlantı mükemmel şekilde yapılmadığında, tarihsel olarak titanyum sistemlere kıyasla daha yüksek teknik komplikasyon oranına sahiptir.
4. FEA yararlı bir araçtır, ancak klinik çalışmaların yerini tutmaz. İdealleştirilmiş bir ortamda stresi modeller; oysa uzun vadeli yorulma dayanımı mikro kusurlar, bileşen uyumu ve dinamik hasta kuvvetleri gibi gerçek dünya faktörlerinden etkilenir.

Bu makalenin sizin için faydalı olmasını umuyoruz. Bir sonraki yayınımızı takip etmeye devam edin.