Analiza rozkładu naprężeń w tkankach twardych zęba z wykorzystaniem metody elementów skończonych

• Autorzy: Dębski H. , Bieniaś J. , Pałka K. , Niewczas A.

Warianty tytułu

EN

Analysis of stress level in hard dental tissues using finite element method

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono możliwość wykorzystania metody elementów skończonych do analizy stanu naprężenia w twardych tkankach zębów, odbudowanych wypełnieniem stomatologicznym klasy I, poddanych działaniu obciążenia mechanicznego. Badania prowadzono na modelu geometrycznym odwzorowującym rzeczywistą geometrię zęba przedtrzonowego, uzyskaną z wykorzystaniem techniki mikrotomografie rentgenowskiej oraz oprogramowania CAD. Analizie poddano rozkłady naprężenia zredukowanego wyznaczonego wg hipotezy Hubera-Misesa-Hencky'ego (H-M-H) w twardych tkankach zęba, jak również podjęto próbę oceny stopnia wytężenia warstwy adhezyjnej na granicy wypełnienie kompozytowe-tkanka biologiczna. Zastosowanie symulacji numerycznych (Abaqus) umożliwia dokonanie realnej oceny stopnia wytężenia tkanek zęba, co pozwala na ocenę ryzyka niepowodzenia leczenia stomatologicznego i pomaga w opracowaniu racjonalnych metod zapobiegania uszkodzeniom zębów na skutek działania obciążeń mechanicznych.

EN

This paper presents the possibility of applying the finite element method for the analysis of stress level in hard dental tissues, restored with class I dental filling and exposed to mechanical load. The studies were made on a geometrical model imitating the real geometry of a premolar tooth obtained using the X-ray microtomography technique and CAD software. The distributions of reduced stress defined in accordance with the Huber-Mises-Hencky (H-M-H) hypothesis in hard dental tissues were analysed, and assessment of the degree of strength of the adhesive layer at the border of the composite filling and biological tissue was attempted. The application of numerical simulations (Abaqus) enables real assessment of the tooth tissue strength, which allows assessing the risk of unsuccessful dental treatment, and helps to prepare rational methods of preventing tooth damage resulting from mechanical load.

Słowa kluczowe

PL

metoda elementów skończonych; twarde tkanki zębów; analiza naprężeń; wypełnienia stomatologiczne

EN

finite elements method; hard dental tissues; stress analysis; dental filling

• Wydawca: Polish Society for Biomaterials in Cracow
• Czasopismo: Engineering of Biomaterials
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 15, no. 112
• Strony: 42--47
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dębski H.

• Politechnika Lubelska, Wydział Mechaniczny, Katedra Podstaw Konstrukcji Maszyn, Nadbystrzycka 36, 20-618, Lublin

autor

Bieniaś J.

• Politechnika Lubelska, Wydział Mechaniczny, Katedra Inżynierii Materiałowej, Nadbystrzycka 36, 20-618, Lublin

autor

Pałka K.

• Politechnika Lubelska, Wydział Mechaniczny, Katedra Inżynierii Materiałowej, Nadbystrzycka 36, 20-618, Lublin

autor

Niewczas A.

• Katedra i Zakład Stomatologii Zachowawczej, Uniwersytet Medyczny w Lublinie, ul. Karmelicka 7, 20-081 Lublin

Bibliografia

• [1] Rusiński E., Czmochowski J., Smolnicki T.: Zaawansowana metoda elementów skończonych w konstrukcjach nośnych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 2000.
• [2] Zienkiewicz O. C.: Metoda elementów skończonych. Arkady, Warszawa 1972, 63-84.
• [3] Dobosz A., Panek H., Napadłek P.: Implementation of Numerical Analysis in Assessment of Stresses in Hard Tissues of Teeth Reconstructed with Selected Fixed Prostheses. Dent. Med. Probl. 42, 4, (2005) 657-662.
• [4] Tribiłło R., Szymaniak E., Waszkiel D., Syczewski M.: Zastosowanie metody elementów skończonych do analizy stanu naprężeń w tkankach twardych zęba. Czas. Stomat. 42 (1989) 1-7.
• [5] Szymaniak E., Kierklo A., Tribiłło R.: Praktyczne zastosowanie metody elementów skończonych (MES) do analizy naprężeń w tkankach zęba i wypełnieniu. Czas. Stomat. 44 (1991) 271-275.
• [6] Dejak B., Józefowicz W.: Komputerowa analiza naprężeń powstających pod wpływem obciążeń zębów odbudowanych wkładami koronowo-korzeniowymi z różnych materiałów. Prot. Stomat. 41 (1991) 156-163.
• [7] Dejak B., Młotkowski A.: Analiza naprężeń w dwu- i trójwymiarowych modelach zębów badanych metodą elementów skończonych. Prot. Stomat. 44 (1994) 209-212.
• [8] Dejak B.: Badania naprężeń w zębach odbudowanych wkładami koronowo-korzeniowymi z różnych materiałów. Stomat. Współcz. 2 (1995) 35-40.
• [9] Abaqus HTML Documentation.
• [10] Tulimar P.M. Cornacchia, Estevam B. Las Casas, Carlos Alberto Cimini Jr., Rodrigo G. Peixoto: 3D finite element analysis on esthetic indirect dental restorations under thermal and mechanical loading, Med. Biol. Eng. Comput 48 (2010) 1107-1113.
• [11] Kierklo A.: Studium hipotez wytrzymałościowych tkanek twardych kości i zęba. Zesz. Nauk. Polit. Biał., Budownictwo 16 (1997) 95-106.
• [12] Ausiello P., Rengo S., Davidson C.L., Watts D.C.: Stress distributions in adhesively cemented ceramic and resin-composite Class II inlay restorations: a 3D-FEA study. Dental Materials 20 (2004) 862-872.
• [13] Niewczas A., Pieniak D., Bachanek T., Surowska B., Bieniaś J., Pałka K.: Prognosing of functional degradation of bio-mechanical systems exemplified by the tooth-composite filling system. Eksploatacja i Niezawodność - Maintenance and Realiability 1 (2010) 23-34.
• [14] Ausiello P., Apicella A., Davidson C.L.: Effect of adhesive layer properties on stress distribution in composite restorations-a 3D finite element analysis. Dental Materials 18 (2002) 295-303.