Overdenture attachment selection and the loading of implant and denture-bearing area. Part 1: In vivo verification of stereolithographic model
Abstract
enAbstract: Preliminary to a study investigating the force transfer from osseointegrated dental implants to the surrounding bone via various types of overdenture attachment, a stereolithographic model (SL-model) was constructed and compared to an in vivo situation in order to confirm the validity of the modeling technique for the planned measurements of implant strain and denture-bearing area loading. The SL-model was generated using the patient’s computer tomographic data and duplicated in a material of known elastic properties. The model was fitted with sensors to measure strains in the peri-implant bone and loading forces within the posterior mandibular bone, i.e. the denture-bearing area of the mandible. Special telescopic copings were constructed to measure implant strain in this model as well as in vivo. Using these copings under identical overdenture loading conditions, the strains measured at the implants in vivo and in vitro were the same and never exceeded a tolerance of two standard deviations or a mean difference of −8.5% of the in vitro value. This indicates that the model was reliable for the measurement of implant strain. Denture-bearing area loading within the alveolar ridge cannot be measured in vivo. Instead, a method of extrapolating in vivo denture-bearing area loading figures from implant strain readings was developed and tested (better than 90% accuracy). These in vivo extrapolated figures were then compared to in vitro readings under otherwise identical loading conditions. The result indicated that the SL-model is reliable for measurements of denture-bearing area loading with an error of 10 to 20%.
Résumé
frUn modèle stéréolithographique (un modèle SL) a été construit et comparéà une situation in vivo pour confirmer la valeur de la technique de modelage pour les mesures de planification des implants et de la prothèse qui y est fixée. Le modèle SL a été mis au point en utilisant des données tomographiques par ordinateur et dupliqué dans un matériel ayant des propriétés élastiques connues. Le modèle a été mis en place avec des sondes pour mesurer les tensions de l’os paroïmplantaire et les forces de charges à l’intérieur de l’os mandibulaire postérieur c.-à-d. la région de la mandibule qui devait soutenir la prothèse. Des attaches téléscopiques spéciales ont été fabriquées pour mesurer la tension de l’implant dans ce modèle de même que in vivo. En utilisant ces attaches sous des conditions de charges de prothèses identiques, les tensions mesurées au niveau des implants in vivo et in vitroétaient semblables et n’ont jamais surpassé la tolérance de deux déviations standard ou d’une différence moyenne de −8.5% de la valeur in vitro. Ceci indique que ce modèle est adapté pour mesurer la tension au niveau de l’implant. Le travail de charge à l’intérieur de la branche alvéolaire ne peut pas être mesuréin vivo. A la place, une méthode pour extrapoler in vivo cette zone de la dentition a été développée et testée avec une précision supérieure à 90%. Ces figures d’extrapolation in vivo ont ensuite été comparées aux lectures in vitro qui étaient soumises à des conditions de charges identiques. Ce résultat a indiqué que le modèle SL était sûr pour les mesures de charges avec une erreur de 10 à 20%.
Zusammenfassung
deZiel der vorliegenden Studie ist es, ein stereolithographisches Modell (SL-Modell) zu erhalten und mit der zugrundliegenden in vivo-Situation zu vergleichen, um die Gültigkeit der Modelltechnik für die geplanten Messungen der Implantat- und Lagerbelastungen zu bestätigen. In einer Folgestudie sollte somit die Kraftübertragung von osseointegrierten Implantaten in den umgebenden Knochen untersuchtwerden, wie sie bei Verwendung verschiedener hybrid-prothetischer Verbindungselemente auftritt. Das SL-Modell wurde mittels computer-tomographischer Daten des Patientin erstellt und in ein Material mit bekannten elastischen Eigenschaften übertragen. Es wurden Mess-Sensoren angebracht, um die Dehnungen am periimplantären Knochen sowie die Belastungen innerhalb des posterioren prothesentragenden Unterkieferbereichs aufzuzeichnen. Spezielle teleskopische Verbindungselemente wurden entwickelt, um die Implantatbelastung sowohl am Modell als auch in vivo messen zu können. Bei Belastung der Teleskope unter gleichen prothetischen Bedingungen waren die an den Implantaten gemessenen Dehnungen in vivo und in vitro gleich groß und überschritten nie die Toleranz von zwei Standardabweichungen oder eine mittlere Differenz von −8.5% des in vitro-Wertes. Das zeigte, dass das Modell für die Messungen von Implantatbelastungen geeignet war. Die Belastung des prothesentragenden Lagers kann im Bereich des Alveolarkammes nicht in vivo gemessen werden. Es wurde daher eine Methode zur Extrapolierung der in vivo-Belastungen des Prothesenlagers aufgrund von Implantat-Belastungswerten entwickelt und getestet (die Genauigkeit war höher als 90%). Diese in vivo extrapolierten Werte wurden dann mit den in vitro-Messungen verglichen, wobei sonst identische Belastungsbedingungen vorlagen. Die Resultate zeigten, dass das SL-Modell Belastungsmessungen des prothesentragenden Lagers mit einer Fehlerdifferenz von 10 bis 20% zulässt.
Resumen
esPreviamente a un estudio que investigó la transferencia de fuerzas de implantes dentales osteointegrados al hueso circundante via varios tipos de ataches de sobredentaduras, se construyó un modelo estereolitográfico (SL-model) y se comparó con una situación in vivo en orden a confirmar la validez de la técnica de modelaje para las mediciones planeadas de strain del implante y de la carga del área de soporte de la dentadura. El modelo-SL se generó usando los datos de la tomografia computerizada del paciente y se duplicó en un material de propiedades elásticas conocidas. Se acoplaron sensores al modelo para medir strain en el hueso periimplantario y las fuerzas de carga dentro del hueso de la mandíbula posterior, esto es, el àrea de soporte de la dentadura de la mandíbula. Se construyeron coronas telescópicas especiales para medir el strain del implante en este modelo así como in vivo. Usando estas coronas bajo condiciones idénticas de carga de la sobredentadura los strains medidos en los implantes in vivo y in vitro fueron los mismos y nunca excedieron la tolerancia de dos desviaciones estándar o una diferencia media de −8.5% del valor in vitro. Esto indica que el modelo fue fiable para la medición del strain del implante. La carga del área de soporte de la dentadura dentro de la cresta alveolar no puede ser medida in vivo. En su lugar, se desarrolló y se probó (mejor de un 90% de exactitud) un método para extrapolar in vivo las cifras del área de soporte de la dentadura de las lecturas del strain de los implantes. Estas cifras extrapoladas in vivo se compararon entonces con las lecturas in vitro bajo condiciones de carga idénticas. El resultado indicó que el modelo-SL es fiable para mediciones de la carga del área de soporte de la dentadura con un error del 10 al 20%.
