Analiza biomechaniczna wkładu koronowokorzeniowego z wykorzystaniem metody elementów skończonych

• Autorzy: Loska S. , Paszenda Z. , Basiaga M. , Ziębowicz A. , Kiel-Jamrozik M.

Warianty tytułu

EN

Biomechanical analysis of dental post-and-core using finite element method

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Destrukcje koron zębów, będące wynikiem złamań lub zaawansowanej próchnicy z towarzyszącym im stanem zapalnym miazgi stanowią szczególny problem stomatologii zachowawczej. W praktyce klinicznej takie zęby leczone są endodontycznie, czyli kanałowo. Wynikiem takiego leczenia jest ząb martwy, bez miazgi, przygotowany do odbudowy. Jedną z metod stosowanych w procesie rekonstrukcji koron zębów po leczeniu endodontycznym, jest stosowanie metalowych wkładów koronowo-korzeniowych, które należą do grupy protez stałych jednoczłonowych oraz stanowią podbudowę pod uzupełnienie protetyczne. Na rynku dostępnych jest wiele rodzajów cementów stomatologicznych [1]. Aby ułatwić ich wybór, przeprowadzono analizę numeryczną układu wkład koronowokorzeniowy – ząb z wykorzystaniem trzech różnych rodzajów stosowanych cementów dentystycznych. Do analizy wytypowano wkład koronowo-korzeniowy Flexi-Post (wykonany ze stopu Ti6Al4V) ze względu na jego dużą retencję w kanale korzeniowym oraz mały nacisk na ścianę korzenia. Zakres przeprowadzonej analizy obejmował wyznaczenie stanu przemieszczeń, odkształceń i naprężeń w elementach analizowanego układu w zależności od zastosowanego cementu stomatologicznego. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że największe wartości naprężeń zredukowanych występują w przypadku zastosowania cementu fosforanowo-cynkowego, gdzie wartość ta była 3-krotnie większa w porównaniu do cementu szklanojonomerowego oraz kompozytowego. Dodatkowo nie stwierdzono istotnego wpływu zastosowanego cementu na pozostałe elementy analizowanego układu wkład-ząb. Uzyskane wyniki analizy numerycznej układu wkład-ząb z wykorzystaniem metody elementów skończonych stanowią cenną metodykę dla prawidłowego zaprojektowania jego postaci, cech geometrycznych, doboru własności mechanicznych oraz stopnia umocnienia biomateriału metalowego.

EN

The destruction of tooth crowns, resulting from fractures or advanced decay with an accompanying inflammation of the pulp is a particular problem in conservative dentistry. In clinical practice, these teeth are treated endodontically that is root canal therapy. The result of such treatment is inanimate tooth, without pulp, prepared for a reconstruction. One of the methods used in the process of reconstruction of the teeth crowns after endodontic treatment, is the use of metal endodontic posts-and-cores that belong to the group of monosegmental fixed dentures and constitute a foundation for restoration. There are a lot of different kinds of dental cements on the market [1]. In order to facilitate selection of the optimal system, numerical analysis of the dental post-and-core – tooth system (for three variants of dental cements) was carried out. The main aim of the present work was numerical analysis of the dental post-and-core – tooth system using finite element method. For the analysis the Flexi-Post was selected (made of Ti6Al4V alloy) because of its high retention in the root canal and a small pressure on the root’s wall. The scope of the analysis included calculation of displacements, strains and stresses in the analyzed elements – depending on the applied dental cement. Based on the obtained results, it was found that the largest value of the equivalent stress occurred for zinc-phosphate cement. The value in this case was three times higher in comparison to the glass ionomer cement as well as composite cement. In addition, there was no significant influence of the cement used for other elements of the dental post-and-core – tooth system. The results of the analyzed system provide a valuable methodology for proper designing of its form, geometrical characteristics, the selection of the mechanical properties and an optimal degree of metallic biomaterial strengthening.

Słowa kluczowe

PL

odbudowa zębów po leczeniu endodontycznym; standardowe wkłady koronowo--korzeniowe; cement dentystyczny

EN

restoration of teeth after endodontic treatment; standard post-and-core; dental cements

• Wydawca: Polish Society for Biomaterials in Cracow
• Czasopismo: Engineering of Biomaterials
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 17, no. 125
• Strony: 13--20
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., tab., zdj.

Twórcy

autor

Loska S.

• Katedra Biomateriałów i Inżynierii Wyrobów Medycznych, Wydział Inżynierii Biomedycznej, Politechnika Śląska, ul. Generała Charlesa de Gaulle’a 72 41-800 Zabrze

autor

Paszenda Z.

• Katedra Biomateriałów i Inżynierii Wyrobów Medycznych, Wydział Inżynierii Biomedycznej, Politechnika Śląska, ul. Generała Charlesa de Gaulle’a 72 41-800 Zabrze

autor

Basiaga M.

• Katedra Biomateriałów i Inżynierii Wyrobów Medycznych, Wydział Inżynierii Biomedycznej, Politechnika Śląska, ul. Generała Charlesa de Gaulle’a 72 41-800 Zabrze

autor

Ziębowicz A.

• Katedra Biomateriałów i Inżynierii Wyrobów Medycznych, Wydział Inżynierii Biomedycznej, Politechnika Śląska, ul. Generała Charlesa de Gaulle’a 72 41-800 Zabrze

autor

Kiel-Jamrozik M.

• Katedra Biomateriałów i Inżynierii Wyrobów Medycznych, Wydział Inżynierii Biomedycznej, Politechnika Śląska, ul. Generała Charlesa de Gaulle’a 72 41-800 Zabrze

Bibliografia

• [1] Szczyrek P., Zadroga K., Mierzwińska-Nastalska E.: Cementing of porcelain restorations – review of the literature. Part I, Protetyka Stomatologiczna (2008) LVIII, 4, 279-283.
• [2] Spiechowicz E.: Protetyka stomatologiczna. Podręcznik dla studentów, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2010.
• [3] Milewski G.: Wytrzymałościowe aspekty interakcji biomechanicznej tkanka twarda – implant w stomatologii, Zeszyty Naukowe Politechniki Krakowskiej, Mechanika nr 89, Kraków 2002.
• [4] Zielińska R., Dejak B., Suchorzewski A.: Porównanie własności zębów odbudowanych wkładami koronowo-korzeniowymi lanymi i standardowymi kompozytowymi wzmacnianymi włóknami szklanymi na podstawie piśmiennictwa, Protetyka Stomatologiczna (2010) LX, 1, 37-43.
• [5] Marciniak J., Kaczmarek M., Ziębowicz A., Biomateriały w stomatologii, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2008
• [6] Mattos C. M. A, Las Casas E. B., Dutra I. G. R., Sousa H. A., Guerra S. M. G.: Numerical analysis of the biomechanical behaviour of a weakened root after adhesive reconstruction and post-core rehabilitation, Journal of Dentistry 40 (2012) 423-432.
• [7] Dejak B.: Comparison of the strength of teeth restored by individual cast dowels and prefabricated fiberglass-reinforced composite posts, Protetyka Stomatologiczna (2010) LX, 2, 112-123.
• [8] Tańska M., Wyciślok P., Mierzwińska-Nastalska E.: Comparison of stress levels related to cement elasticity in selected standard posts cemented in teeth models: Computer simulations, Protetyka Stomatologiczna (2010) LX, 4, 260-266.
• [9] Dobosz A., Panek H., Napadłek P.: Implementation of Numerical Analysis in Assessment of Stresses in Hard Tissues of Teeth Reconstructed with Selected Fixed Prostheses, Dental and Medical Problems (2005) 42, 4, 657-662.
• [10] Pérez-González A., González-Lluch C., Sancho-Bru J. L., Rodríguez-Cervantes P. J., Iserte-Vilar J. L.: Biomechanical Models of Endodontic Restorations, Theoretical Biomechanics, Dr Vaclav Klika (Ed.), 2011.
• [11] de Castro Albuquerque R., Polleto L. T., Fontana R. H., Cimini C. A., Stress analysis of an upper central incisor restored with different posts, Journal of Oral Rehabilitation (2003) September, 30, 9, 936-943.
• [12] Loska S., Paszenda Z., Basiaga M., Kajzer W.: Analiza numeryczna wkładu koronowo-korzeniowego z wykorzystaniem metody elementów skończonych w: L. Leniowska, Z. Nawrat: Postępy Inżynierii Biomedycznej, Rzeszów, 2013.
• [13] Katalog firmowy - Essental Dental Systems.
• [14] Eraslan O., Aykent F., Yücel M. T., Akman S.: The finite element analysis of the effect of ferrule height on stress distribution at post-and-core-restored all-ceramic anterior crowns, Clinical Oral Investigations (2009) 13, 223-227.
• [15] Coelho C. S., Biffi J. C., Silva G. R., Abrahao A., Campos R. E., Soares C. J.: Finite element analysis of weakened roots restored with composite resin and post. Dental Materials Journal (2009) 28, 6, 671-678.
• [16] Garbin C. A., Spazzin A. O., Meira-Júnior A. D., Loretto S. C., Lyra A. M. V. C., Braz R.: Biomechanical behavior of a fractured maxillary incisor restored with direct composite resin only or with different post systems, International Endodontic Journal (2010) 43, 12, 1098-1107.

Uwagi

PL

Praca była finansowana ze środków na działalność statutową dla Wydziału Inżynierii Biomedycznej Politechniki Śląskiej.