نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، طراحی کاربردی، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ولی عصر رفسنجان، ایران
2 دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، طراحی کاربردی دانشکده علوم و مهندسی، دانشگاه صنعتی شریف، پردیس بین الملل کیش، ایران
3 استادیار گروه مهندسی مکاترونیک، دانشگاه تهران، پردیس بین الملل کیش، ایران
4 دندانپزشک
چکیده
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
Introduction: In addition to successful osseointegration, the goal of the modern implant therapy is to provide an esthetic and functional restoration similar to natural dentition. To this end, lots of problems still remain, including a loose abutment which often leads to patient dissatisfaction. Herein, it is aimed to investigate the mechanical properties, contact surface design in screw type abutments.
Materials & Methods: In the present study, five implant systems were evaluated through 103 finite element complex models subjected to static, dynamic, thermal, and cyclic loads to simulate stress distribution in abutments and fixtures in the lateral incisor position.
Results: Between the two types of the threaded abutments, one-piece screw abutments showed higher stiffness than two-piece abutments with retain screws.
Conclusions: Despite the higher resistance of one-piece abutments compared to the two-piece abutments in internal connection implant systems, due to the diverse designs of implants, the results may vary in different systems. Hence, improvements in the design of the connection between the internal fixture and the abutment, holds a significant role in the loosening resistance.
کلیدواژه‌ها [English]
مقدمه
موفقیت ایمپلنت دندانی، به پایداری اولیه و طولانی مدت، یکپارچگی آن و عوامل موثر در طراحی آن، مانند جنس، ابعاد و اندازه، روش کاشت، عوارض ناشی از بافت نرم اطراف و در نهایت پیچیدگی‌های مکانیکی، شامل طراحی اباتمنت و تکنیک مورد استفاده برای پیچ اباتمنت، به منظور اتصال به ایمپلنت، بستگی دارد. اکنون تلاش‌های زیادی در جهت کاهش مشکل شل‌شدن پیچ و شکست آن، به‌ویژه در موارد جایگزینی تک‌دندان صورت گرفته، لیکن این معضل هنوز مرتفع نگردیده است. شل‌شدن پیچ، عوارضی همچون، شکایت بیمار از دردناک بودن، بیماری‌های پریودنتال زخم، تورم و عدم ثبات پروتز برای بیماران به دنبال خواهد داشت. طبق بررسی‌های به عمل آمده حداکثر نیروی محکم کردن پیچ، باید 75% نیروی مورد نیاز جهت شکست پیچ باشد؛ تا حد مطلوبِ محکم کردن حاصل شود. انجام این طراحی در دهان ممکن نیست، چرا که اندازه پیچ تابع اندازه دندان است و استحکام اتصال استخوان و ایمپلنت محدودیت بیولوژیکی ایجاد می‌کند. در صورت کاربرد اصول مهندسی در محدوده حفره دهان مشکلات بالینی کمتر می‌شود.(1) جهت برقراری اتصالی محکم و حفظ آن میزان نیروی پیش‌بار باید بیشتر از نیروهای اکلوزالی باشد. پیش‌بار واقعی در سیستم ایمپلنت بسته به پرداخت و پالیش سطوح، طرح پیچ، مواد و اصطکاک بین اجزا می‌باشد.(2-1) در دهانِ بیمار، مشاهده پیچ شکسته و یا شل‌شده اباتمنت از دو بعد قابل ملاحظه است. اولاً با جایگزینی و مهارت‌های تکنیکی در تشخیص و حذف عواملی که باعث اعمال بار نابجا[1] در سیستم شده‌اند، اباتمنت و ایمپلنت قادر به انجام فانکشن مجدد هستند. ثانیاً مکانیسم شکست ایمن[2] در پیچ اباتمنت، بعنوان زنجیره ضعیف اتصال، می‌تواند از ایجاد مشکلات جدی‌تر، ممانعت نموده و از سایر اجزا و بافت‌های اطراف محافظت نماید و در واقع، اتصالی که قوی‌تر باشد می‌تواند با انتقال نیروهای بیشتر باعث آسیب رساندن به استخوان شود.(3) دربرگیرندگی محکم اجزا ضدچرخشی در ایمپلنت و اباتمنت، توزیع نیروها را از طریق گوشه‌ها ممکن می‌سازد و باعث ممانعت از چرخش پیچ اباتمنت می‌گردد؛ لذا مجموعه ایمپلنت اباتمنت خمیده شده، در صورت وجود تلرانس چرخشی زیاد، هنگام اعمال نیروها، پیچ اباتمنت می‌تواند تحت نیروهای پیچشی و خمشی قرار گرفته و شروع به شل‌شدن نموده و در نهایت، بشکند ولی اگر اباتمنت و ایمپلنت محکم یکدیگر را در بر گرفته باشند، توزیع نیروها از طریق این ساختار یکپارچه و در سیستم دو قطعه از طریق گوشه‌های هگز صورت می‌گیرد. در این حالت افزایش عمق و یا ارتفاع هگز، قدری به محافظت پیچ اباتمنت، در برابر نیروهای خمشی، از طریقِ انتقال نیرو به دیگر اجزا کمک می‌کند.(4) برخی دیگر از مطالعات، کاهش ارتفاع هگز را در ایجاد تغییرات معنی‌دار، در شل‌شدن پیچ و یا کاهش نیروی لازم برای باز کردن آن بعد از اعمال نیروها در سیکل‌های طولانی مدت، مؤثر ندانسته‌اند و علتِ آن را بیشتر مرتبط با تورک معکوس باز کردنِ اباتمنت در اولین بار بعد از محکم کردن پیچ دانسته‌اند.(5) در صورت وجود آزادی چرخشی، تورک مناسب پیچ اباتمنت، به تنهایی قادر به ممانعت از چرخش اباتمنت حول ایمپلنت در حد تلرانس چرخشی و سایش گوشه‌ها نمی‌باشد و این نیرو به تنهایی کفایت نمی‌کند. نکته بسیار مهم دیگر، به غیر از اعمال تورک مناسب، تطابق کافی و تماس کامل سطوح متقابل است. در غیر این‌صورت اعمال نیرو سبب چرخش اجزا ضدچرخشی اباتمنت، حول ایمپلنت می‌شود؛(6) ولی مطالعات دیگر با در نظرگرفتن اینکه موقعیت‌های اولیه قرارگیری با یکدیگر متفاوت است، جابجایی چرخشی اباتمنت را حول ایمپلنت در محدوده مشابهی گزارش نموده‌اند. مشاهدات نشان می‌دهد، اعمال نیروهای خارجی باعث اضمحلال تدریجی پیش‌بار شده و سپس بخاطر ارتعاشات و سایش سطوح متقابل و آزادسازی تنش نهفته پیچ‌ها شل می‌شوند.(7) در سیستم اتصال اباتمنت- ایمپلنت، پیچ اباتمنت نقش مرکزی برای پایداری مکانیکی و مقاومت خستگی ایفا می‌کند. پیچ اباتمنت ایده‌آل نیازمند به داشتن قطر حداقلی قسمت سَری، شل نشدن، مقاومت خستگی بهینه، توانایی در برابر اضافه بار، توانایی بالا در انتقال و تحمل بار می‌باشد.(9و8) به طور تئوریک، اتصال خارجی نوع هگز، می‌تواند مستعد شل‌شدگی در حالتی باشد که پیچ اباتمنت بایستی در برابر بارهای وارده مقاومت داشته باشد. در مقابل، نوع اتصال داخلی، موجب توزیع بار در سطح فیکسچر شده که میزان شل‌شدگی را کمتر می‌کند.(10) بنابراین، اخیراً، در اکثر ایمپلنت‌ها از اباتمنت‌های نوع داخلی استفاده می‌شود. امروزه، با استفاده از اباتمنت‌های داخلی و مکانیزم اتصال پیچیِ اباتمنت-ایمپلنت، برخی مسائل مکانیکی از قبیل شل‌شدگی به هنگام تجاوز بارهای اکلوزال از میزان تعریف شده یا تغییر شکل‌های در اثر خزش در محل تماس اباتمنت-ایمپلنت مرتفع می‌گردند. طرح اتصال در محل اتصال ایمپلنت- اباتمنت، ممکن است بر عملکردِ پروتز ایمپلنت، تأثیر بگذارد. برخی دیگر از محققان پیش‌بار واقعی به دست آمده در اجزاء را وابسته به طرح نهایی اتصال و اصطکاک بین اجزا، با هندسه و خصوصیات مواد دانسته‌اند. برخی دیگر روی آلیاژها و خواص آنها جهت کاهش شل‌شدن پیچ تأکید داشته‌اند.(12و11) داشتن درک صحیحی از تمرکز تنش در ایمپلنت‌ها که تحت تأثیر شکل رزوه، گام پیچ، عرض، ارتفاع و عمق رزوه و زاویه تمایل ایمپلنت می‌باشند؛ برای ارزیابی شکست مجموعه ایمپلنت، اباتمنت و پیچ ضروری بوده و بدین منظور از روش المان محدود برای پیش‌بینی نقاط دارای بیشترین پتانسیل شکست تحت تأثیر بار استفاده می‌شود.(13)
از این رو هدف این تحقیق بررسی چگونگی اعمال تنش بر محل اتصال اباتمنت و ایمپلنت در موقعیت دندان لترال بود تا مقاومت به چرخش و شل‌شدگی آنها را از طریق روش المان محدود مورد ارزیابی قرار دهد. بدین منظور از اباتمنت‌های پیچی یک تکه و دو تکه همراه با پیچ نگهدارنده برای حالت اباتمنت‌های زاویه‌دار و مستقیم استفاده شد تا ارزیابی مورد نظر به شکل صحیحی انجام گیرد
مواد و روش‌ها
در مطالعه حاضر، 5 سیستم، در 103 ترکیب ساختاری شامل 26 مدل فیکسچر به همراه اجزای پروتزی متناظر با هر یک انتخاب گردید؛ که مشخصات ایمپلنت‌های انتخابی به شرح زیر می‌باشند:
دو نوع ایمپلنتِ شرکت نوبل Nobel Biocare Management AG Switzerland ، با نام‌های تجارتی، نوبل ریپلیس تیپر Nobel Replace TM Tapered و نوبل اسپیدی ریپلیس Nobel Speedy TM Replaced، ساخت کشور سوئیس. یک سری از ایمپلنت شرکت نئوبیوتک NeoBiotech، با نام تجارتی، سی‌ام‌آی Neo CMI Implant Internal Submerged (IS) ساخت کشور کره جنوبی. یک سری ایمپلنت شرکت دنتیوم Implantium, Dentium, US Ltd، با نام تجارتی ایمپلنتیوم ImplantiumFX34، محصول کشور آمریکا، ساخته شده در کشور کره جنوبی. یک سری ایمپلنت شرکت بیودنتا BiodentaEndosteal Implant، با نام تجارتی آی‌تی‌اِی ITA3537 ساخت کشور سویس. دو سری ایمپلنت پروتم ProTem محصول شرکت دیو DIO implant system، با نام‌های تجارتی بال فیکسچر Ball Fixture (MFB202xx) و پست فیکسچر Post Fixture (MFP252xxH) ساخت کشور کره جنوبی. در ابتدا جهت آماده‌سازی این مدل‌ها، طی پروسه طولانی مدت (تصویر 1)، مدل‌های دوبعدی از ابرنقاط مطابق نمونه ایمپلنت‌های واقعی تهیه گردیدند.
با توجه به این که هر کدام از دستگاههای اسکن خروجی با فرمت مخصوص خود دارند. و با وجود این که نرم افزار سالیدورکس علاوه بر دارا بودن ویژگی‌های منحصر به فرد طراحی، با داشتن ماژولهای جانبی جهت آنالیز و سرعت تحلیل بالا و امکان تحلیل محدود و تحلیل، این امکان را برای پژوهشگر فراهم میآورد که هر دو پروسه تبدیل از مدل ابر نقاط به مدل سطحی و مدل صلب را تواما انجام دهد. از این رو از این نرم افزار برای کوتاهتر کردن روند مدل سازی و همچنین جلوگیری از برخی مشکلات ناشی از محدودیت های طراحی استفاده شده است.
به دلیل حساس بودن ابعاد و کوچک بودن آنها و مهم و تاثیرگذار بودن تمام وجوه و جزئیات در روند طراحی و تحلیل ایمپلنت‌ها ابرنقاط این امکان را میداد که مدل‌سازی با جزئیات کامل و دقیق صورت پذیرد. مثلاً شیارها، زوایای داخلی پیچ و ... که با چشم غیرمسلح غیرقابل اندازهگیریاند و ... که باید قطعه مدل سازی میگردید که با روش حاضر تمام این موارد مدنظر قرار گرفته‌اند.
همچنین، جهت ارزیابی موقعیت دندان شماره دو، در فکین (تصویر 2)، و تخمین ابعاد ابتدایی سکشن مورد نظر، مدل‌های فکین نیز به صورت مدل‌های ابرنقاط سه‌بعدی (تصویر 3) آماده شدند.
مدل‌های ابرنقاط تهیه شده از سیستم‌های مختلف، توسط نرم‌افزار المان محدود، تبدیل به مدل‌های صلب (Solid) شدند. طبق منابع مختلف، بارهای متنوع و گوناگونی بر مجموعه دهان و فک وارد می‌شود. برای شبیه‌سازی نیروهای جویدن، سه مولفه نیرو با مقادیر نیروی 1/17، 6/114 و 4/23 نیوتن در سه راستای مختلف لینگوال، محوری و مزیودیستال بر ایمپلنت، به صورت سه بعدی، اعمال گردیدند. این نیروها به طور عمده، عمود بر صفحه اکلوزال در ناحیه قدامی و تنها در مدت زمان محدودی در طول روز رخ می‌دهد. از این رو، در این تحقیق، به موجب شبیه سازی نیروهای جویدن و بارهایی که از طریق جویدن غذا بر دندان‌ها اعمال می شوند و همچنین بارهای اعمالی در اثر عادات غیرفانکشنال، مانند براکسیسم و کلنچینگ چهار مولفه فشار اهرمی بر مجموعه دندان‌ها و ایمپلنت‌ها اعمال گردید. مقادیر مولفه‌های فشارهای اهرمی به شرح جدول 1، می‌باشند:
تصویر 1 : روند انجام گرفته برای مدل‌سازی ایمپلنت‌ها
|
الف- عکس رادیوگرافی ایمپلنت کاشته شده در فک بالا |
ب- ایمپلنت کاشته شده در مدل ماژول فک پایین |
|
ج- ایمپلنت مدل شده در فضای استخوانی فک بالا |
د- مدل تهیه شده توسط اسکنر سه‌بعدی فک پایین |
تصویر 2 : نماهای مختلف از فکین و ایمپلنت‌های کاشته شده
تصویر 3 : روند انجام گرفته برای مدل‌سازی فکین
جدول1 : بارهای وارده روی کرست استخوان در اثر فشارهای اهرمی
|
اثر اهرمی |
فشار اهرمی در جهت‌های مختلف (N/mm) |
||||
|
ارتفاع اکلوزال (mm) |
طول کانتی‌لور (mm) |
لینگوال |
اپیکال |
اکلوزال |
لینگوال عرضی |
|
10 |
10 |
100 |
50 |
200 |
100 |
|
10 |
20 |
100 |
50 |
400 |
200 |
|
20 |
30 |
100 |
50 |
600 |
300 |
|
20 |
10 |
200 |
100 |
200 |
100 |
|
20 |
20 |
200 |
100 |
400 |
200 |
|
20 |
30 |
200 |
100 |
600 |
300 |
با توجه به مقادیر متفاوتی که در جهت‌های مختلف در نظر گرفته شدند؛ و با توجه به این که در ناحیه قدامی به دلیل کیفیت بهتر استخوان، این مقادیر، هر یک، به صورت حداکثر مقدار، لحاظ شده است، در این تحقیق به منظور ساده‌سازی و در نظر گرفتن شرایط حاد، مقادیر حداکثری در هر یک از جهت‌های ذکر شده اعمال شد. مقادیر بارگذاری فوق، بر قسمت میانی بالای مجموعه ایمپلنت-اباتمنت در جهت‌های مختلف اعمال شدند. این برآوردها، برای نیروها و فشارهای اهرمی، بر این فرض هستند، که یک فرد دارای سه وعده غذایی می‌باشد که هر وعده به مدت 15 دقیقه به طول میانجامد و در طول این مدت به ازای هر دقیقه، 60 سیکل جویدن صورت می‌پذیرد. با توجه به این توضیحات، بسامد عمل جویدن و متعاقب آن اعمال بارهای مذکور در حدود 1 هرتز می‌باشد. با توجه به مقادیر فوق‌الذکر، هر فرد 2700 سیکل جویدن انجام می‌دهد. در اثر عبور غذاها و نوشیدنی‌ها، از مسیر دهان بار حرارتی بر دندان‌ها و ایمپلنت‌ها اعمال می‌شوند؛ که محدوده این بار حرارتی در حدود 60 درجه سانتیگراد برای خوراکی‌های گرم و 15- درجه برای خوراکی‌های سرد فرض می‌گردد. مدت زمان این بار در هر سیکل جویدن و نوشیدن در حدود یک ثانیه فرض می‌شود، زیرا در مدت این زمان نوشیدنی‌ها، مستقیماً حفره دهان را سپری میکنند؛ از سوی دیگر خوراکی‌ها نیز در مدت یک ثانیه دمای اولیه خود را با محیط دهان مبادله و طی عملیات جویدن از حفره دهان خارج می‌شوند. بار حرارتی دیگری که ممکن است در زمان کاشت ایمپلنت بر استخوان اطراف به خصوص بخش غشایی اعمال شود، ناشی از بار دریل کردن می باشد. با فرض بر این که دمای دریل کردن نبایستی از 47 درجه سانتیگراد تجاوز نماید، در این تحقیق، دمای بار حرارتی اعمالی در اثر سوراخ کردن استخوان فک، 47 درجه سانتیگراد، فرض شد. مقدار دمای بیش از این محدوده، موجب تخریب موقت و حتی دائمی بافت استخوانی گشته و مانع از انجام یکپارچگی مناسب ایمپلنت و استخوان اطراف می‌گردد. علاوه بر بارهای ذکر شده، که در مدت زمان مشخص و به صورت موقت بر مجموعه ایمپلنت و استخوان اطراف اعمال می‌گردند، بار ناشی از وزن جمجمه و مغز، بصورت بار دائمی و پیش بار، مجموعه فکین بالا و پایین را، تحت تأثیر قرار می‌دهد. مقدار این بار متناسب با بزرگی و کوچکی جمجمه تا حدودی متفاوت می‌باشد ولی مقدار متوسطی در حدود 16 نیوتن همواره بر مجموعه فکین اعمال می‌کند. بار فشاری ناشی از بلعیدن غذاها و همچنین آب دهان، نیز جزء بارهایی است که تمام مدت شبانه روز، بر مجموعه دهان و دندان‌ها اعمال می‌شود، با این تفاوت که بار اعمالی در این حالت بار سیکلی بوده و در مدت خواب و بیداری فرد متفاوت می‌باشد. با فرض بر اینکه هر فرد به صورت نرمال 8 ساعت از شبانه روز را در خواب سپری نماید و بقیه 16 ساعت دیگر را در بیداری باشد، بار فشاری ناشی از بلعیدن، به صورت جدول 2، قابل خلاصه نویسی است:
بار دیگری که مربوط به مرحله نصب فیکسچر و بستن سایر اجزای پروتزی بر روی آن می‌باشند، با توجه به مقادیر دقیق اعلام شده در کاتالوگ دستورالعمل جراحی هر سیستم، در پروسه بارگذاری لحاظ شده‌اند. در این تحقیق، تحلیلی غیرخطی با توجه به بارهای وارده مذکور به صورت ترکیبی از تحلیل‌های استاتیکی، دینامیکی، حرارتی، سیکلی و نوسانی بر ایمپلنت‌ها اعمال گردید. به منظور تحلیل از روش المان محدود به سبب دقت بالای آن بهره برده شد. مبنای مدل‌های المان محدود براساس شرایط مرزی ثابت بوده و از این رو، تمام مجموعه به صورت جسم صلب (Solid) در نظر گرفته شده است. بمنظور اعمال حالت صلب بین اجزای مختلف، از قید ابعاد ثابت[3] استفاده شده، و در طی شبیه‌سازی یک اتصال همبند[4] بین آنها در نظر گرفته شد. البته قابل ذکر است که با توجه به وجود اصطکاک مابین فیکسچر با اباتمنت، در هنگام تعیین نوع اتصال بین اجزا از حالت بدون نفوذ (دارای وضعیت اصطکاکی بین اجزا) استفاده an و مقدار اصطکاک بین اباتمنت و فیکسچر که معمولاً از جنس تیتانیوم می‌باشد، در حدود 3/0 در نظر گرفته شد. در این تحقیق، برای تمامی قسمت‌های ایمپلنت، فرض بر این بوده که، اجزا از جنس تیتانیوم و آلیاژهای آن، دارای ویژگی ایزوتروپیک الاستیک خطی بوده و اجزاء با جنس آلیاژی کبالت-کروم نیز با ویژگی ایزوتروپیک در نظر گرفته شدند. مواد مختلفی که در سیستم‌های مختلف مورد استفاده قرار گرفته‌اند، عبارتنداز؛ عنصر تیتانیوم، تیتانیوم خالص تجارتی، آلیاژ تیتانیوم- کربن و آلیاژ تیتانیوم- آلومینیوم- وانادیوم. مواد مورد استفاده برحسب سیستم‌های مختلف، در جدول 3، خلاصه شده‌اند.
یافته‌ها
با توجه به بارگذاری‌های اعمالی و انجام تحلیل‌های المان محدود، نتایج حاصل بر حسب سیستم‌های مختلف گویای نقاط ضعف و بحرانی به شرح زیر بودند:
نوع اتصال مورد استفاده در سیستم بیودنتا در اباتمنت مستقیم به صورت دو تکه همراه با پیچ نگهدارنده و در اباتمنت‌های زاویه‌دار به صورت صلب بود، از این رو نقاط بحرانی این سیستم در محدوده اتصالی اباتمنت و فیکسچر عبارت بودند از: قسمت بالای محل اتصال بر روی اباتمنت‌های زاویه‌دار، محل تماس با فیکسچر در اباتمنت‌های مستقیم و زاویه‌دار، قسمت تغییر زاویه اباتمنت در انواع اباتمنت‌های زاویه‌دار، محل تغییر قطر اباتمنت تا محدوده سوراخ ایجاد شده برای جایگذاری پیچ نگهدارنده در اباتمنت‌های مستقیم. محل سوراخ (بالای اباتمنت) در اباتمنت‌های مستقیم (تصویر 4).
جدول 2 : بار سیکلی ناشی از فشار بلعیدن
|
مدت زمان اعمال بار فشاری |
مقدار بار در هر عمل بلع |
تکرار عمل بلع در هر ساعت |
فشار کلی اعمالی |
|
16 ساعت بیداری |
5 پاسکال |
25 بار |
2000 پاسکال |
|
8 ساعت خواب |
10 بار |
400 پاسکال |
جدول 3 : مواد اجزای تشکیل دهنده
|
اجزای مختلف ایمپلنت |
سیستم‌های ایمپلنتی به تفکیک مواد مختلف |
||||
|
DIO |
Nobel |
Biodenta |
Implantium |
CMI |
|
|
فیکسچر |
تیتانیوم ناخالص |
تیتانیوم |
تیتانیوم |
Ti-6Al-4V |
تیتانیوم |
|
اباتمنت |
تیتانیوم ناخالص |
تیتانیوم |
Ti-6Al-4V |
Ti-6Al-4V |
تیتانیوم |
|
پیچ |
- |
تیتانیوم |
Ti-6Al-4V |
تیتانیوم |
تیتانیوم |
|
تنش و کرنش در اباتمنت زاویه‌دار 15 درجه بیودنتا |
|
|
تنش در اباتمنت زاویه‌دار 25 درجه بیودنتا با رنگ‌بندی تفکیکی |
|
|
تصویر 4 : تنش و کرنش در اباتمنت‌های متنوع سیستم بیودنتا |
|
اباتمنت‌های زاویه‌دار سیستم نئوبیوتک (سی‌ام‌آی) به صورت دو تکه همراه با پیچ نگهدارنده و اباتمنت‌های مستقیم به صورت اباتمنت‌های صلب (پیچی) بودند.
نقاط بحرانی این سیستم در محدوده اتصالی اباتمنت و فیکسچر عبارت بودند از: قسمت بالای محل اتصال در انواع اباتمنت‌های زاویه‌دار، قسمت تغییر زاویه اباتمنت در انواع اباتمنت‌های زاویه‌دار.
نقاط بحرانی در اباتمنت‌های صلب (پیچی)- بدون نیاز به پیچ نگهدارنده عبارت بودند از: قسمت بالای محل اتصال بر روی اباتمنت، محل تماس با فیکسچر در اباتمنت‌های مستقیم، قسمت فوقانی اباتمنت (محل آچار خور) مستقیم، تغییر قطر و حوالی آن در اباتمنت‌های مستقیم (تصویر 5).
سیستم دنتیوم (ایمپلنتیوم) دارای اباتمنت‌های صلب (پیچی) و دو تکه همراه با پیچ نگهدارنده بودند. نقاط بحران در این سیستم عبارت بودند از : قسمت بالای محل اتصال بر روی اباتمنت در انواع اباتمنت‌های زاویه‌دار و مستقیم، محل تماس با فیکسچر در اباتمنت‌های زاویه‌دار و مستقیم، محل تغییر زاویه در اباتمنت‌های زاویه‌دار، محل سوراخ برای جایگزینی پیچ نگهدارنده (تصویر 6).
نقاط بحرانی در اباتمنت‌های صلب عبارت بودند از: محل تماس با فیکسچر در اباتمنت مستقیم، محل آچارخور (قسمت فوقانی اباتمنت) اباتمنت مستقیم، قسمت بالای محل اتصال بر روی اباتمنت در اباتمنت مستقیم.
با در نظر گرفتن، محل‌های بحرانی، می‌توان تنش‌های و کرنش‌های مربوط به هریک از نقاط را به تفکیک سیستم‌های مختلف به صورت جدول 4، بیان نمود:
برای این که اتصال اباتمنت-ایمپلنت در ایمپلنت های مورد بررسی سیستم نوبل دارای اباتمنت پیچی نبود، از این حیث از رده بررسی خارج شدند. در مورد سیستم DIO نیز فقط ایمپلنت های نوع مینی ایمپلنت استفاده شده که یک تکه بوده و اباتمنت جداگانه نداشتند تا مورد بررسی تحلیلی قرار گیرند.
جدول 4 : مقادیر تنش و کرنش در نقاط بحرانی به تفکیک سیستم‌ها
|
ایمپلنت |
نوع اباتمنت |
نقاط بحرانی |
|||||||
|
نقطه 1 |
نقطه 2 |
نقطه 3 |
نقطه 4 |
||||||
|
ماکزیمم |
ماکزیمم |
ماکزیمم |
ماکزیمم |
||||||
|
تنش |
کرنش |
تنش |
کرنش |
تنش |
کرنش |
تنش |
کرنش |
||
|
بیودنتا |
15 درجه |
0/1493 |
0104/0 |
0/311 |
0021/0 |
4/534 |
0039/0 |
|
|
|
25 درجه |
5/1417 |
0095/0 |
8/361 |
0027/0 |
1/636 |
0039/0 |
|
|
|
|
مستقیم |
2/587 |
0039/0 |
6/440 |
0019/0 |
6/390 |
0033/0 |
|
|
|
|
سی‌ام‌آی |
ترمیمی |
9/400 |
0031/0 |
2/288 |
0017/0 |
2/100 |
0006/0 |
9/233 |
0015/0 |
|
صلب پیچی |
4/242 |
0016/0 |
8/484 |
0027/0 |
6/161 |
0013/0 |
|
|
|
|
15 درجه |
4/1031 |
0078/0 |
8/322 |
0024/0 |
8/300 |
0023/0 |
|
|
|
|
25 درجه |
6/865 |
0059/0 |
5/820 |
0051/0 |
6/324 |
0025/0 |
|
|
|
|
ایمپلینتیوم |
15 درجه |
8/818 |
0061/0 |
6/484 |
0039/0 |
3/306 |
0025/0 |
2/340 |
0035/0 |
|
25 درجه |
4/492 |
0038/0 |
6/562 |
0040/0 |
3/281 |
0020/0 |
|
|
|
|
ترکیبی‌پیچی |
1/554 |
0041/0 |
8/669 |
0049/0 |
4/335 |
0022/0 |
|
|
|
|
دو تکه |
3/689 |
002/0 |
5/258 |
0013/0 |
9/315 |
0023/0 |
|
|
|
|
|
تنش و کرنش در اباتمنت مستقیم ترمیمی نئوبیوتک با رنگ‌بندی پیوسته |
|
|
|
|
|
||
|
|
تنش و کرنش در اباتمنت مستقیم صلب نئوبیوتک با رنگ‌بندی تفکیکی |
|
|
|
|
|
||
|
|
تنش و کرنش در اباتمنت زاویه‌دار 15درجه نئوبیوتک |
|
|
|
|
|
||
|
|
تنش و کرنش در اباتمنت زاویه‌دار 25درجه نئوبیوتک |
|
|
|
|
|
||
|
|
تصویر5 : تنش و کرنش در اباتمنت‌های متنوع سیستم نئوبیوتک |
|
|
|
تنش و کرنش در اباتمنت دو تکه (Dual) دنتیوم |
|||
|
تنش و کرنش در اباتمنت صلب پیچی (کمبی) دنتیوم |
|||
|
تنش و کرنش در اباتمنت زاویه‌دار 15 درجه دنتیوم |
|||
|
تنش و کرنش در اباتمنت زاویه‌دار 25 درجه دنتیوم |
|||
|
تصویر 6 : تنش و کرنش در اباتمنت‌های متنوع سیستم دنتیوم (ایمپلینتوم) |
|||
بحث
طبق مطالعات پیشین، گزارش شده است که در شرایطی ممکن است تنش‌های کمتر از حد نهایی استخوان موجب شکست استخوان گردد؛ معمولاً در چنین شرایطی، علت عمده، خستگی ناشی از بارهای سیکلی و ارتعاشی می‌باشد که منجر به شکست خستگی شده و به تبع آن شکست زودهنگام استخوان پیش از رسیدن تنش‌های وارده به حد نهایی را در پی خواهد داشت.(14) با توجه به ساختارهای متفاوت اباتمنت، انواع مختلفی در درمان‌های ایمپلنتی مورد استفاده قرار گرفته که هریک از آنها به دلایل مختلفی از قبیل ایجاد پایداری اولیه بالاتر، جلوگیری یا به حداقل رساندن میکروگپ، جلوگیری از شل‌شدن اباتمنت و بهینه نمودن مقاومت خستگی ساختار اباتمنت مورد استفاده قرار می‌گیرند. یکی از عواملی که موجب ایجاد وضعیت خستگی و متعاقب آن شکست زودهنگام درمان ایمپلنت می‌گردد، شل‌شدن اباتمنت یا پیچ نگهدارنده آن می‌باشد. اباتمنت‌های مرسوم معمولاً دارای سه نوع طراحی اصلی بوده که شامل طرح مخروطی، طرح قفل اصطکاکی، سیستم اس‌پیلاین (Spline) و طرح پیچی می‌باشند. طرح پر کاربرد اتصال اباتمنت به فیکسچر، طرح پیچی است که این طرح با در نظر داشتن ویژگی‌های خوب ارائه شده توسط رزوه‌های پیچی، بیشتر مورد توجه تولیدکنندگان ایمپلنت بوده است. هر چند در بین سیستم‌های ایمپلنتی موجود، از سایر طرح‌های ذکر شده نیز استفاده شده است، ولی به دلیل تکثر کاربرد طرح پیچی و اینکه خود دارای دو نوع طراحی متفاوت می‌باشد، بررسی به صورت مجزای آن مورد توجه این تحقیق بوده است. در طراحی اباتمنت‌های پیچی، طرح نخست، اباتمنت‌هایی با انتهای رزوه‌دار بوده که مستقیماً با رزوه‌های موجود در قسمت فیکسچر درگیر شدند. به این طرح‌ها معمولاً اصطلاح صلب یا پیچ دار اطلاق می‌شود. طرح دوم در اباتمنت‌های پیچی استفاده از پیچ نگهدارنده بوده که از داخل سوراخ ایجاد شده در سرتاسر اباتمنت عبور کرده و نهایتاً در قسمت انتهایی با فیکسچر محکم می‌گردد؛ این طرح نیز معمولاً با اصطلاح اباتمنت‌های دوتکه با پیچ نگهدارنده شناخته می‌شوند. هر دو سیستم در بین سازندگان سیستم‌های ایمپلنتی طرفداران خود را دارد، از اینرو در این قسمت از این تحقیق، به بررسی دقیق‌تر این دو نوع اباتمنت پرداخته تا با مقایسه بین آنها بهترین نوع اباتمنت پیچی انتخاب و معرفی گردد. در این راستا، تحلیل‌های المان محدود تحت انواع بارگذاری‌ها صورت گرفته و نتایج حاصل از آنها برحسب انواع اباتمنت‌ها و سیستم‌های ایمپلنتی تهیه گردیده اند. طبق این نتایج که نشانگر محل‌های ضعف در اباتمنت و همچنین نقاط بحرانی در محل اتصال در انواع مجموعه‌های ایمپلنتی می‌باشند، می‌توان نتیجه گیری در مورد انتخاب بهترین نوع اباتمنت را به منظور داشتن بهترین نتایج در راستای جلوگیری از شل‌شدن اباتمنت یا پیچ نگهدارنده انجام داد.
با توجه به نتایج حاصل بر حسب تنش و کرنش‌های اعمالی در نقاط بحرانی می‌توان نتایج کلی زیر را برداشت نمود:
در سیستم بیودنتا، تنش به نسبت کمتری در محل تماس اباتمنت و فیکسچر بر انواع اباتمنت زاویه‌دار پیچی صلب به نسبت اباتمنت مستقیم دو تکه همراه با پیچ نگهدارنده وارد می‌شود. در قسمت بالای محل تماس بر روی اباتمنت، اباتمنت‌های زاویه‌دار، مشاهده می‌شود که تنش اعمالی بیشتری به اباتمنت با زاویه کمتر اعمال می‌شود. تنش وارده بر اباتمنت مستقیم در قسمت بالاتر از محل اتصال در مقایسه با اباتمنت‌های زاویه‌دار مقدار به مراتب کمتری را نشان می‌دهد. با مقایسه مقادیر تنش و کرنش در محدوده تماسی، اباتمنت‌های زاویه‌دار در حالت کلی مقاومت به شل‌شدگی کمتری از خود نشان می‌دهند. با مقایسه اتصال اباتمنت‌های یک تکه (پیچی صلب) و دو تکه (پیچی همراه با پیچ نگهدارنده) تنش کمتری به اتصال اباتمنت‌های دو تکه اعمال می‌گردد.
در سیستم نئوبیوتک (سی‌ام‌آی)؛ با مقایسه بین قسمت بالای محل اتصال فیکسچر و اباتمنت در دو نوع اباتمنت زاویه‌دار (15 و 25 درجه) دو تکه همراه با پیچ نگهدارنده و دو نوع اباتمنت مستقیم (ترمیمی و صلب پیچی) یک تکه پیچی، مشاهده می‌شود که اباتمنت‌های یک تکه تنش به مراتب کمتری را متحمل می‌شوند. در محل تماس فیکسچر و اباتمنت، اختلاف بین تنش‌های اباتمنت‌های زاویه‌دار و مستقیم کمتر بوده ولی با این وجود، تنش در محل تماس در اباتمنت‌های دو تکه بیشتر می‌باشد. در مقایسه محل تماس مشاهده می‌شود که تنش وارده در هر دو نوع اباتمنت زاویه‌دار تقریباً باهم برابر می‌باشد، هرچند مقدار وارده بر اباتمنت 25 درجه تا حدودی بالاتر می‌باشد. مقایسه بین دو اباتمنت مستقیم حاکی از تنش وارده بیشتر در محل تماس بر اباتمنت صلب پیچی نسبت به اباتمنت ترمیمی است که این امر ناشی از نوع طراحی و ارتفاع بیشتر آن نسبت به نوع ترمیمی و همچنین تفاوت در جنس آنها می‌باشد. از سوی دیگر، با توجه به تفاوت‌های ساختاری، دو نوع اباتمنت مستقیم و تغییر قطر با شیب تندتر در اباتمنت ترمیمی، تنش بیشتری بر آن در قسمت بالاتر از محل تماس اعمال می‌شود.
در سیستم دنتیوم (ایمپلنتیوم)؛ با توجه به نتایج حاصل از اباتمنت‌های زاویه‌دار، مشاهده می‌شود که تنش بیشتری بر محل تماس بر اباتمنت 25 درجه نسبت به اباتمنت 15 درجه اعمال می‌شود، از این رو، در محدوده تماس فیکسچر و اباتمنت مقاومت به شل‌شدگی اباتمنت 25 درجه بیشتر از اباتمنت 15 درجه بود.
در مقایسه اباتمنت دؤال (Dual) و کمبی (Combi)، تنش وارده بر اباتمنت دو تکه، در محل تماس به مراتب کمتر از نوع یک تکه بود که علت این امر می‌تواند ناشی از درگیری مستقیم بین اباتمنت یک تکه پیچی صلب و فیکسچر برقرار باش؛ چراکه، بدلیل پیچی بودن تماس مستقیم ایجاد شده وضعیت صلب‌تری بین فیکسچر و اباتمنت برقرار می‌گردد. در قسمت بالای محل تماس بر اباتمنت دو تکه، تنش بیشتری اعمال شده که نشانگر برتری نسبی در طراحی نوع صلب پیچی می‌باشد که می‌تواند در اثر شیب کمتر قسمت‌های مخروطی (تیپر) آن باشد.
در مقایسه بین سیستم‌های مختلف نتایج زیر قابل دستیابی می‌باشند:
با مقایسه صورت گرفته بین اباتمنت‌های مستقیم دو سیستم بیودنتا و نئوبیوتک مشاهده می‌شود که در محل تماس با فیکسچر، تنش بالاتری بر محل اتصال در سیستم بیودنتا اعمال می‌شود. با مقایسه اباتمنت 15 درجه در هر دو سیستم مشاهده می‌شود که تنش بالاتری در محدوده اتصال بر اباتمنت زاویه‌دار سیستم بیودنتا اعمال می‌شود. در محدوده تماسی، تنش بمراتب بیشتری بر اباتمنت 25 درجه سیستم بیودنتا اعمال شده که حاکی از مقاومت به شل‌شدگی بیشتر این سیستم نسبت به سیستم نئوبیوتک است.
تنش‌های وارده بر محل تماس بیودنتا کمتر از ایمپلنیتوم بوده که با مقایسه طرح‌های مختلف مورد استفاده در هر دو سیستم، مقاومت به شل‌شدگی در ایمپلنتیوم بیشتر بوده است. با مقایسه قسمت فوقانی اباتمنت در هر دو نوع اباتمنت انتخابی مذکور قابل مشاهده است که، تنش وارده بر بیودنتا بیشتر از اباتمنت ایمپلنتیوم بوده است.
تنش وارده بر محل تماس اباتمنت با فیکسچر، در بیودنتا کمتر از ایمپلنتیوم بوده، لذا در حالت پیچی نیز وضعیت بهتری برای اباتمنت ایمپلنتیوم نسبت به سیستم بیودنتا در برابر شل‌شدگی وجود دارد.
در مورد اباتمنت‌های 15 درجه زاویه‌دار دو سیستم، با مقایسه محل تماس و قسمت بالایی آن بر روی اباتمنت می‌توان نتیجه گرفت، وضعیت مقاومت در برابر شل‌شدگی در سیستم بیودنتا خیلی بهتر از سیستم ایمپلینتوم بوده که ناشی از ارتباط پیچی مستقیم اباتمنت بیودنتا در مقابل اباتمنت دو تکه نئوبیوتک می‌باشد.
در مورد اباتمنت‌های زاویه‌دار 25 درجه دو سیستم، همانند حالت 15 درجه، در محدوه تماسی تنش‌های بالاتری بر اباتمنت بیودنتا اعمال می‌گردد. از نظر اباتمنت‌های زاویه‌دار و چگونگی شل‌شدگی، وضعیت سیستم بیودنتا بهتر می‌باشد.
با توجه به موارد مذکور برخی نوآوری‌های خاص که مربوط به مطالعه حاضر می باشند را می‌توان بیان داشت. از جمله این موارد، می توان به بررسی دندان شماره دو که در مطالعات پیشین کمتر مورد توجه بوده است، اشاره نمود. از سوی دیگر به منظور انطباق نتایج تئوری تحقیق با مطالعات بالینی و تجربی، استئواینتگریشن غیر صد در صدی و شرایط میکروگپ لحاظ گردید. اغلب مقالات، نیروی عمود بر سطح سوپراستراکچر را به عنوان نیروی وارده بر ایمپلنت و مجموعه دهان و دندان لحاظ کرده‌اند، اما در واقعیت و با رجوع به کتب مرجع و تحقیقات بالینی مشاهده می‌شود که علاوه بر نیروی اکلوزالی، سایر نیروها، گشتاورها و ... نیز بر مجموعه مذکور اعمال می‌گردند. در تحقیق حاضر با اعمال انواع بارهای وارده سعی شد شرایط واقعی بارگذاری لحاظ گردد که این مورد برای اولین بار مورد تحلیل قرار گرفته است. در برخی مقالات بدلیل پیچیدگی هندسه‌ی فک، المان‌های مناسب انتخاب نشده‌اند، این در حالی است که مطالعه حاضر با بررسی اشکال متنوع المان‌ها، تعداد المان و نودها، و با تحلیل چندباره و بهینه سازی المان‌ها، سعی شده تا نتایج بهینه (اپتیمال) حاصل گردند. استفاده از مدل‌های واقعی ایمپلنت با بهره‌گیری از اسکنرهای مدرن دو و سه‌بعدی، و در نظر داشتن نهایت دقت در مدل‌سازی ایمپلنتی فکین و رعایت جزئیات خاص طراحی از قبیل جزئیات پیچ‌ها، شیارهای داخلی و خارجی، میکروتردها و سلف تپینگ برای تطابق نتایج با مطالعات تجربی، از دیگر نوآوری‌های برجسته تحقیق بوده است. این در حالی است که در برخی مقالات ایمپلنت‌های استوانه‌ای با سطحی صاف که میزان تنش را کمتر از حد انتظار در سطح تماس استخوان-ایمپلنت اعلام می‌دارند، در نظر گرفته شده است. جامعه‌ی آماری بالا (103 مجموعه ایمپلنتی) و در نظر داشتن تنوع در انتخاب ایمپلنت از نظر سیستمی، موجب افزایش دقت در روند تحقیق گردیده است. بررسی رفتار استاتیکی، دینامیکی، سیکلی و حرارتی مجموعه‌های ایمپلنتی و اعمال جداگانه و همزمان انواع بارها موجب تطبیق بهتر نتایج حاصل با نتایج تجربی گردیده است. قابل ذکر است که تمامی این موارد با در نظر داشتن روند انجام تحقیق قابل شناسایی می‌باشد.
نتیجه‌گیری
به طورکلی اباتمنت‌های پیچی صلب، مقاومت بالاتری نسبت به انواع همراه با پیچ نگهدارنده در برابر شل‌شدگی نشان می‌دهند. اباتمنت‌های زاویه‌دار در حالت کلی تمایل به شل‌شدگی بیشتری نسبت به اباتمنت‌های مستقیم دارند. اباتمنت زاویه‌دار 15 درجه از نظر شل‌شدگی مقاومت کمتری نسبت به اباتمنت زاویه‌دار 25 درجه دارد. پایداری و ثبات اولیه در اباتمنت زاویه‌دار 25 درجه بهتر از اباتمنت 15 درجه می‌باشد. شکست خستگی ناشی از شل‌شدن اباتمنت یا پیچ نگهدارنده در اباتمنت 25 درجه کمتر از 15 درجه کمتر می‌باشد. هرقدر محدوده تماس، توانایی تحمل تنش بالاتری را داشته باشد، امکان شل‌شدگی اباتمنت کمتر خواهد بود. به طورکلی اباتمنت‌های بیودنتا نسبت به نئوبیوتک (سی‌ام‌آی) بهتر بوده و مقاومت بالاتری در برابر شل‌شدگی خواهند داشت.
اباتمنت‌های مستقیم، دنتیوم (ایمپلنتیوم) بهتر از بیودنتا و اباتمنت‌های زاویه‌دار بیودنتا بهتر از دنتیوم (ایمپلنتیوم) می‌باشند.
از این رو رتبه بندی نوع اباتمنت‌های پیچی در بین سیستم‌های انتخابی عبارتند از؛ بیودنتا، دنتیوم (ایمپلنتیوم)، نئوبیوتک (سی‌ام‌آی).
تشکر و قدردانی
از اساتید محترم دندانپزشک، جناب آقایان دکتر، حمید حمیدی، هوشنگ مهدیزاده، داوود پورافشار، سرکار خانم دکتر زراعتیان، به واسطه راهنمایی‌های گرانقدرشان و آقایان مهندس عساکره، فتحی و کاظم‌پور، تقدیر و تشکر می‌نماییم.
پیشنهاد می‌گردد که به منظور ارزیابی نتایج حاصل از این تحقیق در مطالعات آتی مطالعه بالینی نیز بصورت همزمان صورت پذیرد تا با مقایسه نتایج تجربی و نرم‌افزاری نتایج دقیقتری حاصل گردند.
)