Концентрация напряжений в костных тканях и винтовых дентальных имплантатах

Концентрация напряжений в костных тканях и винтовых дентальных имплантатах

Автор: Перельмутер М.Н.

Журнал: Российский журнал биомеханики @journal-biomech

Статья в выпуске: 2 (100) т.27, 2023 года.

Бесплатный доступ

Исследование концентрации напряжений в костных тканях и винтовых дентальных имплантатах выполнено на модели винтового соединения имплантата и окружающих костных тканей при действии нормальных и касательных нагрузок. Расчеты выполнены методом граничных элементов в постановке плоской деформации. Полагалось, что углубления в губчатой кости, образующиеся при внедрении имплантата в костную ткань, соответствуют резьбе на имплантате. Костная ткань рассматривается как изотропный и однородный линейно-упругий материал. Установлено, что при увеличении модуля упругости губчатой костной ткани максимальные эквивалентные напряжения в этой костной ткани возрастают. Напряжения в кортикальной костной ткани при увеличении модуля упругости губчатой кости снижаются за счет уменьшения нагрузки, передаваемой на эту часть кости. Напряжения в губчатой кости снижаются при увеличении модуля упругости кортикальной кости. Уровень максимальных напряжений в кортикальной кости возрастает при увеличении модуля упругости этой костной ткани. Максимальные напряжения в кортикальной костной ткани наблюдаются вблизи шейки имплантата.

Еще

Винтовой имплантат, костные ткани, концентрация напряжений, метод граничных элементов

Короткий адрес: https://sciup.org/146282743

IDR: 146282743   |   DOI: 10.15593/RZhBiomech/2023.2.02

Список литературы Концентрация напряжений в костных тканях и винтовых дентальных имплантатах

  • Бенерджи П., Баттерфилд Р. Метод граничных элемен- 14. тов в прикладных науках. - М.: Мир, 1981. - 494 с.
  • Биргер И.А., Иосилевич Г.Б. Резьбовые и фланцевые соединения. - М.: Машиностроение, 1990. - 368 с. 15.
  • Дьяченко Д.Ю., Дьяченко С.В. Применение метода конечных элементов в компьютерной симуляции для улучшения качества лечения пациентов в стоматологии: систематический обзор // Кубанский научный медицинский вестник. - 2021. - Т. 28, № 5. - С. 98-116. 16.
  • Король Д.М., Николов В.В., Онипко Е.Л., Ефименко А.С. Определение интенсивности окклюзионного давления у пациентов на ортопедическом приеме // Современная медицина: актуальные вопросы. - 17. 2015. - № 46-47. - С. 40-46.
  • Олесова В.Н. и др. Напряженно-деформированное состояние в протезной конструкции на дентальном имплантате при цементной фиксации искусственной коронки // Российский журнал биомеханики. - 2016. - 18. Т. 20, № 4. - С. 311-315.
  • Параскевич В.Л. Дентальная имплантология: Основы теории и практики. - М.: «Медицинское информационное агентство», 2011. - 400 с.
  • Перельмутер М.Н. Исследование напряженно-деформированного состояния стоматологических имплантатов методом граничных интегральных уравнений // Вестник Пермского национального исследовательского 20. политехнического университета. Механика. - 2018 - № 2. - С. 83-95.
  • Перельмутер М.Н. Применение метода граничных элементов при исследовании пространственного напряженного состояния составных конструкций // Проблемы 21. прочности и динамики в авиадвигателестроении - 1989. - № 1237, Т. 4 - С. 74-99.
  • Рогожников Г.И., Конюхова С.Г., Няшин Ю.И., Чернопазов С.А., Еремина С.В. Влияние модуля упругости губчатой и кортикальной кости на напряженное состояние в области пластинчатого имплантата при окклюзионной нагрузке // Российский журнал биомеханики. - 23. 2004. - Т. 8, № 1. - С. 54-60.
  • Федорова Н.В. Исследование напряжённо-деформированного состояния стоматологических имплантатов из 24. керамики в зависимости от их формы и степени минерализации кости // Российский журнал биомеханики. - 2019. - Т. 23, № 3. - С. 451-459.
  • Buyuk F.N., Savran E., Karpat F. Review on finite element analysis of dental implants. // Journal of Dental Implant Research. - 2022. - Vol. 41, No. 3. - P. 50-63.
  • Chugh T., Jain A.K., Jaiswal R.K., Mehrotra P., Mehrotra R. Bone density and its importance in orthodontics // Journal of Oral Biology and Craniofacial Research. - 2013. - 26. Vol. 3, No. 2. - P. 92-97.
  • Clift S.E., Fisher J., Watson C.J. Finite Element Stress and Strain Analysis of the Bone Surrounding a Dental Implant: Effect of Variations in Bone Modulus // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part H: Journal of En- 27. gineering in Medicine. - 1992. - Vol. 206, No. 4. - P. 233-241.
  • Eraslan O., Inan O. The effect of thread design on stress distribution in a solid screw implant: a 3D finite element analysis // Clinical Oral Investigations. - 2010 - Vol. 14, No. 4 - P. 411-416.
  • Haiat G., Wang H.-L., Brunski J. Effects of biomechanical properties of the bone-implant interface on dental implant stability: from in silico approaches to the patient's mouth // Annual Review of Biomedical Engineering. - 2014. -Vol. 16, No. 1. - P. 187-213.
  • Lee C.-C., Lin S.-C., Kang M.-J., Wu S.-W., Fu P.-Y. Effects of implant threads on the contact area and stress distribution of marginal bone // Journal of Dental Sciences. -2010. - Vol. 5, No. 3 - P. 156-165.
  • Lee H., Jo M., Noh G. Biomechanical effects of dental implant diameter, connection type, and bone density on microgap formation and fatigue failure: A finite element analysis // Computer Methods and Programs in Biomedicine. -2021. - Vol. 200. - P. 863-869.
  • Lin D., Li Q., Li W., Duckmanton N., Swain M. Mandibular bone remodeling induced by dental implant // Journal of Biomechanics. - 2010. - Vol. 43, No. 2. - P. 287-293.
  • Misch C.E., Qu Z., Bidez M W. Mechanical properties of trabecular bone in the human mandible: implications for dental implant treatment planning and surgical placement // Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. - 1999. -Vol. 57, No. 6. - P. 700-706.
  • Niroomand M.R., Arabbeiki M., Rouhi G. Optimization of thread configuration in dental implants through regulating the mechanical stimuli in neighboring bone // Computer Methods and Programs in Biomedicine. - 2023. -Vol. 231. - P. 376-388.
  • Nutu E., Ahmad S., Pastrama S. Influence of bone elastic properties on the predicted stress distribution in the dental implant vicinity // Materials Today: Proceedings. - 2017. -Vol. 4, No. 5. - P. 5904-5908.
  • Perelmuter M. Analysis of interaction of bridged cracks and weak interface // International Journal of Mechanical Sciences. - 2018. - Vol. 149, No. 4. - P. 349-360. Perelmuter M. Boundary element analysis of structures with bridged interfacial cracks // Computational Mechanics. -2013. - Vol. 51, No. 4. - P. 523-534.
  • Perrella M., Franciosa P., Gerbino S. FEM and BEM stress analysis of mandibular bone surrounding a dental implant // The Open Mechanical Engineering Journal. - 2015. -Vol. 9. - P. 282-292.
  • Premnath K., Sridevi J., Kalavathy N., Nagaranjani P., Sharmila M. R. Evaluation of stress distribution in bone of different densities using different implant designs: a three-dimensional finite element analysis // J. Indian Prosthodont Soc. - 2013. - Vol. 13, No. 4. - P. 555-559.
  • Ryu H.-S., Namgung C., Lee J.-H., Lim Y.-J. The influence of thread geometry on implant osseointegration under immediate loading: a literature review // The Journal of Advanced Prosthodontics. - 2014. - Vol. 6, No. 6. -P. 547-554.
  • Sammartino G., Wang H.-L., Citarella R., M. Lepore, Marenzi G. Analysis of occlusal stresses transmitted to the inferior alveolar nerve by multiple threaded implants // 31. J. Periodontal. - 2013. - Vol. 84, No. 11. - P. 1655-1661.
  • Shimada J, Tajima K, Kitagawa H. Three-dimensional FEM analysis of implant for controlling stress concentration on surrounding bone // The Journal of the Kyushu Dental Society. - 2001. - Vol. 55, No. 1 - P. 87-104.
  • Van Oosterwyck H., Duyck J., Van der Sloten J., et al. The 32. influence of bone mechanical properties and implant fixation upon bone loading around oral implants // Clinical Oral Implants Research. - 1998. - Vol. 9, No. 6. - P. 407-418.
  • Van Staden R.C., Guan H., Loo Y.C. Application of the finite element method in dental implant research // Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering. - 2006. - Vol. 9, No. 4. - P. 257-270.
  • Vootla N.R., Barla S.C., Kumar V.H.C., Surapaneni H., Balusu S., Kalyanam S. An evaluation of the stress distribution in screw retained implants of different crown implant ratios in different bone densities under various loads-A FEM study // Journal of Clinical and Diagnostic Research. -2016. - Vol. 10, No. 6 - P. ZC96-ZC101.
  • Wolfe L.A. Stress analysis of endosseous implants using the Boundary Integral Equation (BIE) method. // Journal of Biomedical Engineering. - 1993. - Vol. 15, No. 4. -P. 319-323.
  • Zioupos P., Cook R. B., Hutchinson J. R. Some basic relationships between density values in cancellous and cortical bone // Journal of Biomechanics. - 2008. - Vol. 41, No. 9. - P. 1961-1968.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp