Evaluating the impact of length and thread pitch on the stress distribution in dental implants and surrounding bone using finite element method

محورهای موضوعی : فصلنامه شبیه سازی و تحلیل تکنولوژی های نوین در مهندسی مکانیک

مسیح فیروزبخت ¹ , حامد عجبی نائینی ² , مصطفی پیرمرادیان ³

1 - کارشناسی ارشد، دانشکده مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد خمینی شهر، اصفهان، ایران
2 - استادیار، دانشکده مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد خمینی شهر، اصفهان، ایران
3 - استادیار، دانشکده مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد خمینی شهر، اصفهان، ایران

تاریخ دریافت : 1395/09/01 تاریخ پذیرش : 1395/12/18 تاریخ انتشار : 2017/02/01

کلید واژه: Implant-abutment, Cancellous bone, Cortical bone, Stress Finite element method,

چکیده مقاله :

longevity of osseointegrated implants are intensely influenced by biomechanical factors. Control of these factors prevents mechanical complications, which include fracture of screws, components, or materials veneering the framework. In this study, the impact of length and threads pitch of dental implants on the stress distribution and maximum Von Mises stress in implant-abutment complex and jaw bone are studied using finite element method. The implant length changes from 8.5 mm to 13 mm and a range of 0.6 mm to 1 mm is considered for the threads pitch of implants. The maximum stresses are observed in implant-abutment complex, cortical bone and cancellous bone, respectively. Results suggest a length of 13 mm in a pitch of 0.7 mm for implants. Also, an optimal ratio for the pitch and length of an implant is proposed.

چکیده انگلیسی:

  طول عمر ایمپلنت­های درگیر در استخوان تحت تأثیر عوامل بیومکانیکی هستند. کنترل این عوامل، از عوارض مکانیکی که شامل شکستگی پیچ، اجزاء و یا مواد سازنده چهارچوب روکش دندان می­شود جلوگیری می­کند. در این مطالعه، تأثیر تغییرات طول وگام رزوه­های ایمپلنت دندان بر چگونگی توزیع تنش و بیشینه­ی تنش ون­­میزز، در مجموعه ایمپلنت-اباتمنت و استخوان فک­ به روش المان محدود مورد مطالعه و بررسی قرار می­گیرد. تغییر طول ایمپلنت از مقدار 5/8­  میلی­متر تا 13 میلی­متر و گام رزوه­های ایمپلنت از مقدار 6/0 میلی­متر تا 1 میلی­متر در نظرگرفته می­شود. بیشترین تنش­ها به ترتیب در مجموعه ایمپلنت-اباتمنت، استخوان کورتیکال و استخوان اسفنجی مشاهده می­شود و طول 13 میلی­متر در گام 7/0 میلی­متر به عنوان حالت بهینه معرفی می­گردد. همچنین در این مطالعه نسبت گام به طول بهینه­ای برای ایمپلنت پیشنهاد شده است

منابع و مأخذ:

 

[1]-Reddy P.M., Thumati P., A 3-D finite element analysis of strain around end osseous threaded and non-threaded implant-opposing natural teeth with regular occlusion and altered occlusion: An in-vitro study, Journal of Dental Implants, Vol. 4, No. 1, 2014, pp. 53-61.

 

[2]-Kong L., Zhao Y., Hu K., Li D., Zhou H., Wu Z., Liu B., Selection of the implant thread pitch for optimal biomechanical properties: A three-dimensional finite element analysis, Advances in Engineering Software, Vol. 40, 2009, pp. 474-478.

 

[3]-Gapski R., Neugeboren N., Pomeranz A.Z., Reissner M.W., Endosseous implant failure influenced by crown cementation: a clinical case report, The International Journal of Oral & Maxillofacial Implants, Vol. 23, No. 5, 2008, pp. 943-946.

 

[4]-Misch C., Strong T., Dental implant prosthetics, 2^nd Edition, Mosby, 2015.

 

[5]-Seop Han H., Design of new root-form endosseous dental implant and evaluation of fatigue strength using finite element analysis, University of Iowa, 2009.

 

[6]-Konda P., Tarannum S.A., Basic principles of finite element method and its applications in orthodontics, Journal of Pharmaceutical and Biomedical Sciences, Vol. 16, No. 11, 2012, pp. 1-8.

 

[7]-Piccioni M.A.R.V., Campos E.A., Saad J.R.C., Andrade M.F.D, Galvão M.R, Rached A. A. Application of the finite element method in Dentistry, Revista Sul-Brasileira de Odontologia, Vol. 10, No. 4, 2013, pp. 369-377.

 

[8]-Moeen F., Nisar S., Dar N., A Step by Step Guide to Finite Element Analysis Implantology, Pakistan Oral & Dental Journal, Vol. 34, 2014, pp. 164-169.

 

[9]-Lekholm U., Zarb G.A., In: Patient selection and preparation. Tissue integrated prostheses: osseointegration in clinical dentistry, Branemark PI, Zarb G.A., Albrektsson T., editor. Chicago: Quintessence Publishing Company; 1985, pp. 199-209.

 

[10]-Pessoa R.S., Vaz L.G., Marcantonio E.J.r., Vander Sloten J., Duyck J., Jaecques S.V.,
Biomechanical evaluation of platform switching in different implant protocols: computed tomography-based three-dimensional finite element analysis, The International journal of oral & maxillofacial implants, Vol. 25, No. 5, 2010, pp. 911-919.

 

[11]-Shafi A.A., Abdul Kadir M.R., Sulaiman E., Abu Kasim N.H, Abu Kassim N.L., The Effect of Dental Implant Materials and Thread Profiles-A Finite Element and Statistical Study, Journal of Medical Imaging and Health Informatics,Vol. 3, 2013, pp. 1-5.

 

[12]-Merdji A., Bachir Bouiadjra B., Achour T., Serier B., Ould Chikh B., Feng Z.O., Stress analysis in dental prosthesis, Computational Materials Science, Vol. 49, No. 1, 2010, pp. 126-133.

 

[13]-Andrade J.P.D., Biomechanical simulation of the load distribution in dental implants, Faculty of Engineering, University of Porto, 2013.

 

[14]-Ausiello P., Franciosa P., Martorelli M., Watts D.C., Effects of thread features in osseointegrated titanium implants using a statistics-based finite element method, dental materials, Vol. 28, 2012, pp. 919-927.

 

[15]-Guven S., Atalay Y., Asutay F., Can Ucan M., Dundar S., Karaman T., Gunes N., Comparison of the effects of different loading locations on stresses transferred to straight and angled implantsupported zirconia frameworks: a finite element method study, Biotechnology & Biotechnological Equipment, 2015, pp. 1-7.