Makrodesign implantátu – typy a tvary používaných závitů a jejich hodnocení metodou konečných prvků - Dzan, Ladislav; Henyš, Petr; Čapek, Lukáš; Šimůnek, Antonín (Česká stomatologie a Praktické zubní lékařství, 2013)
Úvod a cíl práce: Mechanický přenos zatížení na kost ovlivňuje kromě materiálových vlastností implantátu (mikrodesign), zejména typ použitého závitu a jeho parametry (makrodesign). Rozeznáváme čtyři základní tvary závitů: a) metrický, b) plochý, c) pilovitý, d) obrácený pilovitý a dva modifikované tvary podle ISO TC 150 normy: e) ISO Shallow HA kortikální a f) ISO Deep HB spongiózní. Mechanický přenos charakterizuje míru přenosu mechanického napětí ze závitu do kosti a je menší než jedna. V ideálním případě je roven jedné, ale vlivem odlišné pevnosti a pružnosti kosti a materiálu závitu je obtížné této hodnoty dosáhnout. Byly stanoveny dva cíle studie. Prvním bylo zjistit rozložení napjatosti (tj. tlakového, tahového a smykového napětí) nejčastěji používaných typů závitů zubních implantátů na rozhraní implantát – kost. Druhým cílem byl popis mechanické kompatibility (čili mechanického přenosu zatížení z implantátu na okolní kost) u stejných typů závitů. Metody: Pro modelování vlivu tvaru závitu implantátu na rozložení napětí v místě rozhraní implantát – kost jsme použili metodu konečných prvků v programu MSC Marc (MSC Software s.r.o., ČR) a metodiku podle Gefena, při které jsme analýze podrobili celou délku kontaktu implantátu s kostí. Definování okrajových podmínek. Velikost zatěžující síly byla F = 100 N, směr síly byl totožný s dlouhou osou implantátu a působiště síly bylo v jeho krčkové části.Charakterizování materiálového modelu. K popisu materiálových vlastností kosti jsme použili izotropní model, který definují dvě konstanty: Youngův modul pružnosti (E) a Poissonovo číslo (μ).Definování typu úlohy. Model byl simulován jako prostorová osově symetrická úloha. Výsledky: Z hlediska tahového napětí se ukazuje jako nejlepší závit ISO Shallow HA, v případě tlakového a smykového napětí se jeví nejvhodnějším plochý závit. Výsledky spočítané metodou konečných prvků u všech typů simulovaných závitů potvrzují, že v závitovém spojení je největší podíl napětí soustředěn v prvních cervikálních závitech. Diskuse a závěr: Z provedených simulací plyne, že profil závitu hraje významnou roli v ovlivnění velikosti a rozložení napětí v okolní kosti a mechanické kompatibility. Naše matematická studie neprokazuje, že existuje jeden ideální závit pro dentální implantát.
Keywords: Stress, Mechanical; Shear Strength; kostní šrouby; Computer Simulation; Finite Element Analysis; Dental Implants; dentální implantát; analýza konečných prvků; Denture Design; mechanická kompatibilita; mechanický stres; počítačová simulace; napětí; zubní implantáty; Bone Screws; Tensile Strength; návrh zubní protézy; závit; pevnost v tahu; pevnost ve smyku; analýza metodou konečných prvků