Statické zatěžovací zkoušky a numerické porovnání rozdělení napětí dentálních implantátů s externím a interním připojením abutmentu

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F68407700%3A21110%2F20%3A00345065" target="_blank" >RIV/68407700:21110/20:00345065 - isvavai.cz</a>

Výsledek na webu

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Statické zatěžovací zkoušky a numerické porovnání rozdělení napětí dentálních implantátů s externím a interním připojením abutmentu

Popis výsledku v původním jazyce

Většina moderních dentálních implantátů se dělí dle svého připojení abutmentu a nitrokostní části na 2 kategorie – s vnější či s vnitřní fixací. Motivace přecházet ze systému vnější fixace, jež byl použit u prvních dentálních implantátů, na systémy s vnitřní fixací může být např. zmenšení úbytku kosti v okolí implantátu, zlepšení antirotační stability, mechanického působení, zmenšení micromotionu či zmenšení mikromezer, které vznikají mezi abutmentem a nitrokostní částí při použití systému externí fixace a mohou vést ke kolonizaci bakteriemi a následnému vytvoření nežádoucího biofilmu. Provedli jsme mechanické testy dentálních implantátů z materiálu Ti-6Al-4V s vnější fixací dle normy ČSN EN ISO 14801 na 6 vzorcích na stroji LiTeM metodou řízené deformace a zjistili jsme, že selhání všech implantátů proběhlo formou ustřihnutí šroubu spojujícího abutment a nitrokostní část těsně pod jeho hlavičkou. Pro zlepšení stávající geometrie jsme provedli numerickou analýzu této mechanické zkoušky dle normy a po verifikaci modelu jsme provedli další analýzu na nové variantě s vnitřním připojením abutmentu. Zjistili jsme, že distribuce napětí je na nové variantě příznivější, neboť nedochází ke koncentraci napětí v zůženém krčku šroubu pod jeho hlavičkou, kde je šroub nejužší a nejnáchylnější na smykové porušení – ustřihnutí. Pro dokončení výzkumu zbývá nově navrženou a numericky porovnanou variantu dentálního implantátu s vnitřním připojením vyrobit a podrobit mechanickým zkouškám, aby mohla být potvrzena původní hypotéza, že implantát s vnitřním připojením bude díky zmenšenému ramenu síly vzhledem k tělu implantátu méně namáhán a přenese tak větší zatížení a nebude limitován šroubkem spojujícím abutment a tělo implantátu, jež byl u varianty s externím připojením nejslabším místem nebo bude daná maximální síla potřebná pro destrukci šroubu navýšena.

Název v anglickém jazyce

Static load tests and numerical comparison of stress distributions of dental implants with external and internal connection

Popis výsledku anglicky

The vast majority of dental implants can be divided into two categories based on their connection of the abutment and the intraosseous part. Those two categories are the external and internal fixation. The motivation to innovate and improve upon the system of external fixation that was used in the first implants is reducing the amount of bone loss at the peri-implant area, improving anti-rotational stability, mechanical behavior, decreasing micromotion or eliminating the microgaps, which form at the abutment-intraosseous interface with the use of external fixation and can lead to bacterial colonization and subsequent biofilm formation. We performed mechanical tests of dental implants made of the Ti-6Al-4V alloy with external fixation according to the ČSN EN ISO 14801 standard on 6 specimens using the LiTeM machine with the mode of constant displacement and found out that all of the implants exhibited shear failure below the head of the abutment screw. For improvement, we performed a numerical analysis of this test according to the standard on a novel variant with internal connection. We found out that the stress distribution is more preferable for this new variant as the stresses do not concentrate in the narrow body of the abutment screw, where shear failure is most likely to occur. To finish the research, the newly designed and numerically tested variant has to be tested so that the former hypothesis of improving the mechanical behavior by introducing internal connection and reducing the arm of force in relation to the body of the implant can be confirmed. This way, the implant will be able to transfer greater loads as it will not be limited by the abutment scre, which was the weakest part of the variant with external connection. The maximum loading force can, therefore, be hypothetically increased.

Druh

O - Ostatní výsledky

CEP obor

—

OECD FORD obor

30404 - Biomaterials (as related to medical implants, devices, sensors)

Projekt

—

Návaznosti

S - Specificky vyzkum na vysokych skolach

Rok uplatnění

2020

Kód důvěrnosti údajů

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů