Analýza zatížení dentálního implantátu a okolní kostní tkáně

Abstract

Zubní implantáty jsou většinou vyráběny z titanu. Potenciální problémy spojené s těmito implantáty jsou diskutovány v literatuře, například resorpce marginální kosti v okolí implantátu v důsledku významného rozdílu tuhosti kortikální kosti (E = 4-28 GPa) a titanu (E = 110 GPa). Implantáty vyrobené z materiálů s elastickými moduly pružnosti bližšími kosti, jako je například polyetheretherketon (PEEK, E = 4 GPa), by mohly pozitivně ovlivnit rozložení napětí a deformace v okolní kostní tkáni. Cílem této práce je pomocí metody konečných prvků simulovat vliv tuhosti implantátu na rozložení deformace v okolní kostní tkáni. Titanový implantát je použit jako referenční. Zvláštní pozornost je věnována implantátům z materiálu PEEK-OPTIMA Natural. Z PEEKu byly v rámci této práce vyrobeny prototypy implantátů, které byly podrobeny mechanickým zkouškám pro posouzení jejich mechanické biokompatibility. Z výsledků práce vyplývá, že implantáty z PEEKu nevykazují ve vztahu k rozložení napětí a deformace v implantátu a okolní kosti žádné výhody v porovnání s titanovými implantáty.

Dental implants are mostly fabricated of titanium. Potential problems associated with these implants are discussed in the literature, for example, resorption of the marginal jawbone due to the signicant difference in the elastic moduli of cortical bone (E = 4-28 GPa) and titanium (E = 110 GPa). Therefore implants fabricated of materials with elastic moduli closer to that of the bone, such as poly-ether-ether-ketone (PEEK, E = 4 GPa), could improve the stress and strain distribution in the surrounding bone tissue. The aim of this thesis is to simulate, using the nite element method, the effect of implant material stiffness on the strain distribution in the peri-implant bone. Titanium served as control. Special focus is put on implants made of PEEK-OPTIMA Natural. Prototypes of PEEK implants were made and mechanical tests were run to determine the mechanichal biokompatibility of such implants. PEEK implants do not exhibit any advantages in relation to the stress/strain distribution in the implant and the peri-implant bone compared to the titanium implants.