Optimization of dental implant using genetic algorithm

• Autorzy: Łodygowski T. , Szajek K. , Wierszycki M.

Warianty tytułu

PL

Optymalizacja wszczepu stomatologicznego z wykorzystaniem algorytmu genetycznego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The subject of the present work is optimization of the modern implant system Osteoplant, which was created and is still developed by Foundation of University of Medical Sciences in Poznań. Clinical observations point to the occurrence of both early and late complications in the case of all two-component implant systems. In many cases, these problems are caused by mechanical fractures of the implants themselves. The obtained results of the previous studies focused on necessary changes of the implant mechanical behavior, which helped to achieve the required long-term strength. However, modifications of the present dental implant system are not obvious. In this paper, an optimization of the Osteoplant dental implant system, with the use of FEA and genetic algorithms is discussed.

PL

Przedmiotem prezentowanej pracy jest problem optymalizacji systemu implantologicznego Osteoplant, który został opracowany i wciąż jest ulepszany przez Fundację Uniwersytetu Medycznego w Poznaniu. Obserwacje kliniczne potwierdzają występowanie powikłań zarówno we wczesnej, jak i późnej fazie użytkowania implantu. Dotychczas otrzymane wyniki wskazują, że wydłużenie bezawaryjnego okresu użytkowania implantu wymaga wprowadzenia zmian w jego pracy mechanicznej. Jednakże, ustalenie szczegłów modyfikacji nie jest oczywiste. W artykule została opisana procedura optymalizacji systemu implantologicznego Osteoplant z użyciem analizy metodą elementów skończonych oraz algorytmu genetycznego.

Słowa kluczowe

EN

design optimization; genetic algorithm; dental implant

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 47 nr 3
• Strony: 573--598
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Łodygowski T.

autor

Szajek K.

autor

Wierszycki M.

• Poznań University of Technology, Institute of Structural Engineering, Poznań, Poland,

Bibliografia

• 1. Abaqus Analysis User’s Manual, 2007a, SIMULIA, Pawtucket
• 2. Abaqus/CAE User’s Manual, 2007b, Pawtucket
• 3. Bozkaya D., M¨uf¨ut S., 2005, Mechanics of the taper integrated screwed-in (TIS) abutments used in dental implants, Journal of Biomechanics, 38, 8797
• 4. Burczyński T., Długosz A., KuśW., 2006, Parallel evolutionary algorithms in shape optimization of heat radiators, Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 44, 2, 351-366
• 5. Burczyński T., Kuś W., Długosz A., Orantek P., 2004, Optimization and defect identification using distributed evolutionary algorithms, Engineering Applications of Artificial Inteligence, 17, 4, 337-344
• 6. Chao H.K., Rowlands R.E., 2007, Reducing tensile stress concentration in performed hybrid laminate by genetic algorithm, Composites Science and Technology, 67, 13, 2877-2883
• 7. Goldberg D.E., 1989, GeneticAlgorithm in Search, Optimization and Machine Learning, 1st Ed., Addison-Wesley Professional
• 8. Goodacre C.J., Bernal G., Rungcharassaeng K., Kan J.Y., 2003, Clinical complication with implants and implant prostheses, International Journal of Prosthodontics, 90, 121-129
• 9. Hędzelek W., Zagalak R., Łodygowski T, Wierszycki M., 2004, Badania biomechaniczne elementów protetycznych implantów z zastosowaniem metody elementów skończonych, Protetyka Stomatologiczna, 51, 1, 23-29
• 10. Kąkol W., Łodygowski T., Wierszycki M., 2002, Numerical analysis of dental implant fatigue, Acta of Bioengineering and Biomechanics, 4, 1, 795-796
• 11. Lang L.A., Kang B., Wang R.F., Lang B.R., 2003, Finite element analysis to determine implant preload, The Journal of Prosthetic Dentistry, 90, 6, 539-546
• 12. Merz B.R., Hunenbart S., Belser U.C., 2000, Mechanics of the implantabutment connection: an 8-degree taper compared to a butt joint connection, The International Journal of Oral and Maxillofacial Implants, 15, 4, 519-526
• 13. Michalewicz Z., Schoenauer M., 1996, Evolutionary algorithms for constrained parameter optimization problem, Evolutionary Computation, 4, 1, 1-32
• 14. Natali A.N., 2003, Dental Biomechanics, Taylor & Francis
• 15. Szajek K., Kąkol W., Łodygowski T., Wierszycki M., 2008, Optimization module for Abaqus/CAE based on Genetic Algorithm, Abaqus Users’ Conference, Newport, USA, 447-462
• 16. Wang K., 1996, The use of titanium for medical applications in the USA, Materials Science and Engineering, A213, 134-137
• 17. Wierszycki M., 2007, Numeryczna analiza wytrzymałościowa wszczepów uzębienia oraz segmentu kręgosłupa ludzkiego, PhD Thesis, Poznań
• 18. Wierszycki M., Kąkol W., Łodygowski T., 2006a, Fatigue algorithm for dental implant, Foundations of Civil and Environmental Engineering, 7, 363-380
• 19. Wierszycki M., Kąkol W., Łodygowski T., 2006b, Numerical complexity of selected biomechanical problems, Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 44, 4, 797-818
• 20. Wierszycki M., Kąkol W., Łodygowski T., 2006c, The screw loosening and fatigue analyses of three dimensional dental implant model, ABAQUS Users’ Conference 2006, Boston MA
• 21. Zagalak R., 2003, Evaluation of Mechanical Properties of Two Dental Implants Osteoplant, PhD Thesis, University of Medical Sciences in Poznań [in Polish]
• 22. Zagalak R., Hędzelek W., Łodygowski T., Wierszycki M., 2005, Wpływ zaniku kości i gęstości na ryzyko złamań implantów - badania metodą elementów skończonych, Implantoprotetyka, 6, 1, 3-7