DOI: https://doi.org/10.1186/s12903-025-05458-9
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39825327
تاريخ النشر: 2025-01-17
المؤلف: Hülya Akgün وآخرون
الموضوع الرئيسي: طب الأسنان الداخلي وعلاجات قنوات الجذر
نظرة عامة
هدفت هذه الدراسة إلى تقييم الضغوط في الأسنان المتأثرة بالامتصاص الجذري الخارجي (ERR) والتي تم ترميمها بمواد مختلفة باستخدام تحليل العناصر المحدودة (FEA). تم إجراء مسح ميكرو-CT لسن مركزي علوي، وتم تحويل الصور الناتجة إلى نموذج صلب. تم إنشاء تجاويف الامتصاص الخارجي على مستويات مختلفة من جذر السن وتم ترميمها باستخدام Biodentin، أو مجمع ثلاثي المعادن (MTA)، أو أسمنت أيون زجاجي (GIC). تم تصنيف النماذج إلى 12 مجموعة بناءً على موقع الترميم والمادة، مع تضمين مجموعة تحكم. تم تطبيق قوة مائلة محاكية قدرها 100 نيوتن لتقييم قيم ضغط فون ميس.
أشارت النتائج إلى أن أعلى ضغط فون ميس في العاج حدث في نموذج التجويف التاجي غير المرمم (99.00 ميغاباسكال). أدى استخدام مواد الإصلاح إلى تقليل مستويات الضغط بشكل كبير، حيث أظهر Biodentin أقل قيم ضغط. ومن الجدير بالذكر أن Biodentin وMTA أظهرا قدرات امتصاص ضغط مماثلة، وكلاهما تفوق على GIC. تستنتج الدراسة أن ترميم تجاويف ERR يقلل بشكل فعال من مستويات ضغط العاج، مع كون Biodentin وMTA مواد مفضلة لمثل هذه الإصلاحات بسبب خصائصها الممتازة في امتصاص القوة.
الطرق
في هذه الدراسة، تمت الموافقة على البروتوكول من قبل لجنة أخلاقيات البحث السريري بجامعة أوندوكوز مايس، مع الالتزام بإعلان هلسنكي. تم الحصول على موافقة خطية مستنيرة من المرضى والأوصياء لاستخدام بياناتهم. تم اختيار سن قاطع مركزي علوي، خالٍ من الامتصاص، والتسوس، والعيوب الأخرى، لإجراء عملية قناة الجذر. تم إعداد التجويف للوصول باستخدام مثقاب ماسي عالي السرعة، وتم إجراء إعداد قناة الجذر باستخدام أدوات دوارة ProTaper Next، تلاها الري بمادة هيبوكلوريت الصوديوم وEDTA. ثم تم مسح السن باستخدام جهاز ميكرو-CT، وتم معالجة الصور الناتجة لإنشاء نموذج صلب ثلاثي الأبعاد للسن، مع تضمين تجاويف امتصاص الجذر الخارجي المحاكية (ERR) بأقطار مختلفة في مناطق الجذر المختلفة.
تم إجراء تحليل العناصر المحدودة (FEA) على النماذج، التي تم تصنيفها إلى مجموعات بناءً على موقع تجاويف الامتصاص (تاجي، وسط، قمي) ونوع مادة الترميم المستخدمة (Null، Biodentine، MTA، GIC)، مما أسفر عن إجمالي 12 مجموعة. تم تثبيت النماذج لمحاكاة عظم الفك وتعرضت لقوة عض محاكية قدرها 100 نيوتن. تم تحليل توزيع الضغوط في العاج ومواد الإصلاح المجاورة باستخدام برنامج Algor Fempro، مع تعريف خصائص المواد على أنها متجانسة، ومتساوية الخواص، ومرنة خطيًا. تم اشتقاق معامل يونغ ونسبة بواسون لكل مادة من الأدبيات الموجودة، وتم تصور النتائج من خلال الرسوم البيانية الملونة لتوضيح توزيع الضغوط بشكل فعال.
النتائج
في هذه الدراسة، تم تحليل توزيع الضغوط على سطح العاج مع أحجام مختلفة من تجاويف الامتصاص باستخدام تحليل العناصر المحدودة (FEA) عبر برنامج Algor Fempro. تم قياس مستويات الضغط بوحدات ميغاباسكال (MPa)، مع الإبلاغ عن قيم ضغط فون ميس لنماذج الترميم التجريبية المختلفة (ERR). أشارت النتائج إلى أن أعلى قيم ضغط فون ميس لوحظت في النماذج التي لا تحتوي على أي إصلاح، حيث أظهر النموذج التاجي قيمة قصوى قدرها 99.00 ميغاباسكال.
من بين مواد الإصلاح التي تم تقييمها، أظهر Biodentin أقل قيم ضغط في العاج عبر جميع المناطق (تاجي: 10.56 ميغاباسكال، وسط: 10.14 ميغاباسكال، قمي: 5.05 ميغاباسكال)، مما يدل على قدرات امتصاص ضغط متفوقة مقارنةً بمجمع ثلاثي المعادن (MTA) وأسمنت أيون زجاجي (GIC). ومن الجدير بالذكر أنه بينما كان لدى Biodentin أعلى ضغط فون ميس بشكل عام، إلا أنه امتص الضغط بشكل فعال، مما يشير إلى إمكانيته كمادة مفضلة لإصلاح العاج. انخفضت قيم الضغط باستمرار من المناطق التاجية إلى القمية لجميع المواد التي تم تقييمها.
المناقشة
في قسم المناقشة من الدراسة، يبرز المؤلفون انتشار الامتصاص الجذري الخارجي (ERR) في الممارسة السريرية ويؤكدون على أهمية التشخيص الدقيق والعلاج المناسب لمنع فقدان الأسنان. استخدمت الدراسة تحليل العناصر المحدودة (FEA) لتقييم توزيع الضغوط في الأسنان المركزية العلوية مع أحجام مختلفة من ERR، مع التركيز على مواد الترميم المختلفة مثل أسمنت أيون زجاجي (GIC)، ومجمع ثلاثي المعادن (MTA)، وBiodentin. تشير النتائج إلى أن نوع مادة الإصلاح يؤثر بشكل كبير على توزيع الضغط داخل تجاويف الامتصاص، حيث أدى GIC إلى أعلى تراكم للضغط في العاج، بينما أظهر Biodentin أقل مستويات ضغط.
تتوافق نتائج الدراسة مع الأبحاث السابقة، مما يشير إلى أن المواد ذات معاملات المرونة المماثلة أو الأكبر من العاج، مثل Biodentin وMTA، هي مفضلة لترميم الأسنان ذات الآفات الامتصاصية. يشير المؤلفون إلى أنه بينما كانت نطاق الدراسة محدودًا بتطبيق حمل واحد، فإن استخدام مسح ميكرو-CT لإنشاء نماذج تشريحية دقيقة يمثل قوة في منهجيتهم. بشكل عام، تؤكد النتائج على الدور الحاسم لاختيار المواد في إدارة ERR وتبرز الحاجة إلى مزيد من البحث لاستكشاف تأثيرات القوى الوظيفية المعقدة على مقاومة الكسر في البيئات السريرية.
DOI: https://doi.org/10.1186/s12903-025-05458-9
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39825327
Publication Date: 2025-01-17
Author(s): Hülya Akgün et al.
Primary Topic: Endodontics and Root Canal Treatments
Overview
This study aimed to assess the stresses in teeth affected by external root resorption (ERR) and restored with various materials using finite element analysis (FEA). A micro-CT scan of a maxillary central tooth was performed, and the resulting DICOM images were converted into a solid model. External resorption cavities were created at different levels of the tooth root and restored with Biodentin, mineral trioxide aggregate (MTA), or glass ionomer cement (GIC). The models were categorized into 12 groups based on restoration location and material, with a control group included. A simulated oblique force of 100 N was applied to evaluate Von Mises stress values.
The findings indicated that the highest Von Mises stress in the dentin occurred in the unrestored coronal cavity model (99.00 MPa). The use of repair materials significantly reduced stress levels, with Biodentin showing the lowest stress values. Notably, Biodentin and MTA exhibited similar stress absorption capabilities, both outperforming GIC. The study concludes that restoring ERR cavities effectively lowers dentin stress levels, with Biodentin and MTA being preferable materials for such repairs due to their superior force absorption properties.
Methods
In this study, the protocol was approved by the Ondokuz Mayıs University Clinical Research Ethics Committee, adhering to the Declaration of Helsinki. Written informed consent was obtained from patients and guardians for the use of their data. A maxillary central incisor, free from resorption, caries, and other defects, was selected for the root canal procedure. The access cavity was prepared using a high-speed diamond bur, and root canal preparation was conducted with ProTaper Next rotary instruments, followed by irrigation with sodium hypochlorite and EDTA. The tooth was then scanned using a micro-CT device, and the resulting images were processed to create a 3D solid model of the tooth, incorporating simulated external root resorption (ERR) cavities of varying diameters in different root regions.
Finite element analysis (FEA) was performed on the models, which were categorized into groups based on the location of the resorption cavities (coronal, middle, apical) and the type of restoration material used (Null, Biodentine, MTA, GIC), resulting in a total of 12 groups. The models were fixed to simulate the jawbone and subjected to a simulated bite force of 100 N. Stress distributions in the dentin and adjacent repair materials were analyzed using Algor Fempro software, with material properties defined as homogeneous, isotropic, and linearly elastic. The Young’s modulus and Poisson’s ratio for each material were derived from existing literature, and the results were visualized through color graphics to illustrate stress distributions effectively.
Results
In this study, the stress distributions on the dentin surface with varying sizes of resorption cavities were analyzed using Finite Element Analysis (FEA) via Algor Fempro Software. The stress levels were quantified in megapascals (MPa), with von Mises stress values reported for different experimental restoration (ERR) models. The findings indicated that the highest von Mises stress values were observed in models without any repair, with the coronal model exhibiting a peak value of 99.00 MPa.
Among the repair materials evaluated, Biodentin demonstrated the lowest stress values in dentin across all regions (coronal: 10.56 MPa, middle: 10.14 MPa, apical: 5.05 MPa), indicating superior stress absorption capabilities compared to Mineral Trioxide Aggregate (MTA) and Glass Ionomer Cement (GIC). Notably, while Biodentin had the highest von Mises stress overall, it also effectively absorbed stress, suggesting its potential as a preferred material for dentin repair. The stress values consistently decreased from the coronal to apical regions for all materials assessed.
Discussion
In the discussion section of the study, the authors highlight the prevalence of external root resorption (ERR) in clinical practice and emphasize the importance of accurate diagnosis and appropriate treatment to prevent tooth loss. The study utilized finite element analysis (FEA) to evaluate stress distributions in maxillary central teeth with varying sizes of ERR, focusing on different restoration materials such as glass ionomer cement (GIC), mineral trioxide aggregate (MTA), and Biodentin. The findings indicate that the type of repair material significantly influences stress distribution within the resorption cavities, with GIC resulting in the highest stress accumulation in dentin, while Biodentin exhibited the lowest stress levels.
The study’s results align with previous research, suggesting that materials with elastic moduli similar to or greater than dentin, like Biodentin and MTA, are preferable for restoring teeth with resorptive lesions. The authors note that while the study’s scope was limited to a single load application, the use of micro-CT scanning to create accurate anatomical models represents a strength of their methodology. Overall, the findings underscore the critical role of material selection in managing ERR and highlight the need for further research to explore the effects of complex functional forces on fracture resistance in clinical settings.