Dental implant (Ti6Al4V) ve abutment montajlarında farklı sistem alternatifi olarak mekanik sıkıştırıcıların araştırılması ve sonlu elemanlar analizi

Bu çalışmanın amacı, diş implant tedavisinde kullanılan implant ve abutment gibi bileşenler için alternatif tasarımlar ve malzemeler geliştirmektir. Diş implantları, eksik dişlerin yerine kullanılan yapay bileşenlerdir. İmplant sistemi, implant, abutment ve kron (protez) olmak üzere üç ana parçadan oluşur. İmplant, çene kemiğine vidalanarak yerleştirilir ve implant sisteminin temelini oluşturan dişin kökü olarak işlev görür. Yüksek biyouyumlulukları ve dayanıklılıkları nedeniyle genellikle titanyum alaşımı veya zirkonyumdan yapılırlar. Mevcut implant geometrileri üzerindeki yiv(diş) nedeni ile çene kemiğine montajı ve sonrasında, kemik üzerinde çizgisel kesme gerilmesine neden olduğu düşünülmektedir. Bu anlamda implant geometrileri için literatür çalışmalarında v-dişli, kare dişli, dikdörtgen dişli, ters koni dişli, çift dişli ve mikro dişli gibi çeşitli dişli türleri, implantın çene kemiğine tutunmasını iyileştirmek için uygulanmıştır. Ayrıca, literatür incelemeleri, farklı dişli türlerine yönelik geniş kapsamlı çalışmalar göstermiştir. İmplant üzerindeki yiv(diş) yerine çene kemiği yuvasında çap yönünde genişleyen bir gömleğin esas alındığı bu çalışmada, tasarlanan alternatif implant sistemi gömlekli implant olarak tanımlanmıştır. Tasarımı yapılan gömlekli implant ile mevcut implant geometrilerine ait modeller için eksenel ve açılı kuvvet altında sonlu elemanlar analizi (FEA) uygulanması hedeflenmiştir. Sonlu elemanlar analizi (FEA), mühendislikte bir yapının veya bileşenin davranışını sayısal olarak modellemek ve simüle etmek için yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Bu amaçla çene kemiğine Ø5.2 mm x 4 mm ölçülerinde "copaSKY" markalı bir diş implantı yerleştirilmiştir. Ayrıca, Ø5.5 x 4.5 mm ve Ø5.6 x 5 mm ölçülerinde tasarlanan gömlekli implant da çene kemiğine yerleştirilmiştir. Her iki modele de 100N ile 400N arasında değişen eksenel ve eğik kuvvetler uygulanmıştır. Modellerin deformasyon, gerilim gibi analiz değerleri karşılaştırılarak yorumlanmıştır. Sonuç olarak, diş implantlarının dişleri üzerinde gerilme yığılmaları gözlemlenmiştir. Buna karşın, alternatif gömlekli implant modellerinde, dişlilerin olmaması nedeniyle gerilme yığılmalarının kayma yönünde doğrusal yerine eksenel ve homojen olarak dağıldığı anlaşılmıştır. Deneysel uygulama olarak, gömlekli implantın metal prototipleri ve mevcut implant tedavisinde kullanılan bir implant örneği (copaSKY) cansız bir kemik parçasına yerleştirilmiştir. Daha sonra, kemik üzerindeki implantlara saniyede bir baskı yapacak şekilde 2954-8833 aralığında baskı yapacak pnömatik bir test düzeni oluşturulmuş ve kemik üzerindeki deformasyon miktarı bir yük hücresi ile ölçülmüştür. Ölçüm verileri ANSYS'te kuvvet değeri olarak kullanılmış ve ölçüm verileri sonlu eleman testi sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Bu çalışmanın bir diğer amacı, çiğneme sırasında farklı yönlerden ve kuvvetlerden kaynaklanan kuvvetler için abutment üzerindeki gerilme yığılmalarını azaltmaktır. Klinik açıdan, mevcut implant tedavi uygulamalarında kullanılan abutmentlerin yetersizliği ve sınırlı montaj yüzeyi veya geometrisi, farklı tasarımlar arayışına yol açmıştır. Bu bağlamda, implant-abutment bağlantısının mekanik dayanıklılığını artırmak ve daha homojen bir gerilme dağılımı sağlayarak implant sisteminin uzun vadeli başarısını sağlamak hedeflenmiştir. Bu amaçla beş farklı abutment tasarımı yapılmıştır. Bu tasarımlara ait modellerin deformasyon ve gerilme yükü dağılımını hesaplamak ve karşılaştırmak için simülasyon ortamında eksenel kuvvetler uygulanmıştır. Yöntem olarak, implant tedavilerinde kullanılan parçaların ve implant sistemini oluşturan bileşenlerin üç boyutlu modelleri tasarlanmıştır. Bu modellerle farklı abutment tasarımları oluşturulmuştur. İmplant tedavilerinde kullanılan mevcut malzeme değerleri referans alınarak, her implant sistemi modeline ANSYS yazılımında farklı eksenel yükler uygulanarak sonlu elemanlar analizi (FEA) yapılmıştır. Uygulanan yük sonrası elde edilen gerilme değerleri için karşılaştırmalı analiz grafikleri hazırlanmış ve yorumlanmıştır. Bulgular, abutment tasarımı ve malzeme seçiminin mekanik performansı önemli ölçüde etkilediğini göstermektedir. Mevcut abutment geometrisinin de karşılaştırıldığı beş farklı abutment modeliyle oluşturulan implant sistemleri arasında, özellikle viskoelastik ve yüzey alanı artırılmış abutment tasarımlarının, yükün abutment üzerinde homojen ve eksenel olarak dağıtılmasına katkı sağladığı tespit edilmiştir. Gerilim değerleri ve dağılımları göz önüne alındığında, bu çalışmada mevcut abutment modellerine alternatif olarak değerlendirilen tasarımların, abutment malzemesinin mekanik ömrüne olumlu katkı sağladığı sonucuna varılmıştır. Bu çalışma, mevcut uygulamalara yeni bir bakış açısı sunarak tedavi uygulamalarına bir alternatif sağlamaktadır. Bu çalışmaların bulguları, modern diş implantları ve abutmentlerde kullanılan tasarım ve malzemelerin geliştirilmesine önemli katkılar sağlamaktadır. Ancak, gelecekteki çalışmalarla bu bulguların daha da geliştirilebileceği mümkündür. Örneğin, biyomalzeme biliminin ilerlemeleri kullanılarak, implant ve abutment sistemlerinde kullanılan farklı malzemelerin biyomekanik özellikleri değerlendirilebilir. Ayrıca, biyouyumlu polimerler gibi alternatif malzemeler, titanyum alaşımı ve zirkonyum gibi geleneksel metallerin yerini alma potansiyeline sahiptir. Özellikle, PEEK gibi polimerler üzerine yapılan araştırmalar, implantların uzun vadeli başarısını artırabilir. Bunun yanı sıra, bu çalışmada laboratuvar koşullarında elde edilen sonuçların gelecekteki klinik çalışmalarla desteklenmesi gerekmektedir. Yeni tasarım ve malzemelerin gerçek dünya performansını doğrulamak için gerçek hastalar üzerinde uzun süreli klinik gözlemler hayati öneme sahiptir. Ayrıca, implantların kemikle bütünleşme süreci olan osseointegrasyon daha ayrıntılı olarak incelenebilir ve bu süreci hızlandıran ve başarı oranlarını artıran yeni yüzey kaplamaları ve mikro yapılar geliştirilebilir. Bu tezin bulgularına dayanarak, gelecekte bilgisayar destekli tasarım (CAD) ve üretim (CAM) teknolojilerinin daha geniş kullanımı, implant ve abutment tasarımlarının kişiselleştirilmesine olanak tanıyacaktır. Bu kişiselleştirilmiş tasarımlar, her hastanın benzersiz anatomik yapısına göre özelleştirilmiş implantların üretilmesine olanak tanıyarak cerrahi prosedürlerin başarı oranlarını artırabilir ve iyileşme sürelerini kısaltabilir. Son olarak, yapay zekâ ve makine öğrenimi algoritmaları kullanılarak geliştirilen simülasyon modelleri, implant yerleştirme sürecindeki riskleri minimize edebilir ve cerrahlar için karar verme süreçlerini destekleyebilir. Özellikle, farklı hasta gruplarına uygulanabilir kişiselleştirilmiş tedavi planları geliştirilebilir. Gelecekteki araştırmalar, bu tür yapay zekâ uygulamalarının klinik ortamlarda geliştirilmesine ve test edilmesine odaklanmalı, diş implantolojisinde önemli yenilikler sunmalıdır. Bu çalışma, mevcut implant sistemlerine alternatif olarak yeni tasarımlar sunmakla kalmayıp, gelecekteki araştırmalarla daha kapsamlı sonuçlar elde edilebileceğini de öne sürmektedir. Yeni malzemelerin, tasarımların ve teknolojilerin geliştirilmesi, diş implantlarının klinik başarısının artırılmasında kilit adımlar olacaktır. Malzeme geliştirme bağlamında, gelecekteki çalışmalar hem polimerlerin hem de metallerin özelliklerini birleştiren kompozit malzemelerin optimizasyonuna da odaklanabilir. Bu tür hibrit malzemeler, metallerin gücünü ve dayanıklılığını, polimerlerin esnekliği ve biyouyumluluğu ile birleştirebilir. 3D baskı teknolojisinin kullanılarak bu malzemelerle hasta spesifik implantların üretilmesi, diş tedavilerinde devrim yaratabilir. Hassas özelleştirme ve hızlı prototipleme sağlayarak, 3D baskı, üretim sürelerini ve maliyetleri azaltırken yüksek kaliteli sonuçlar elde edilmesini sağlayabilir. Ayrıca, implantların osseointegrasyonunu (implantın kemikle bütünleşmesi) ve antibakteriyel özelliklerini iyileştirmek için yüzey işleme teknolojileri araştırılabilir. Hidroksiapatit veya titanyum dioksit gibi kaplamalar, kemiğin doğal yapısını taklit ederek, implantın çevreleyen doku ile bütünleşmesini artırabilir ve iyileşme süresini kısaltabilir. Bu gelişmeler, modern diş implantolojisinde hasta sonuçlarını iyileştirmek için kritik öneme sahiptir.