DOI: https://doi.org/10.1186/s12903-024-04146-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38555452
تاريخ النشر: 2024-03-30
المؤلف: Xiaoling Liao وآخرون
الموضوع الرئيسي: تقنيات ونتائج زراعة الأسنان
نظرة عامة
كان الهدف من هذه الدراسة هو تقييم توزيع الإجهاد في العظم المحيط بالزرع والملحقات الخاصة بأطقم الأسنان المتحركة المدعومة بزرعات ذات قطر صغير، بالإضافة إلى فحص كيفية تأثير توزيع الزرعات على استقرار طقم الأسنان. باستخدام تحليل العناصر المحدودة ثلاثي الأبعاد (3D FEA)، تم إنشاء أربعة نماذج: ثلاثة لأطقم الأسنان المتحركة المدعومة بزرعتين (IOD) موضوعة في مناطق مختلفة (الأنياب الثنائية، القواطع الجانبية الثنائية، ومزيج من الاثنين)، وواحد لطقم أسنان كامل تقليدي (CD). خضعت كل نموذج لثلاث حالات تحميل، بما في ذلك الأحمال الرأسية والمائلة، لتحليل توزيع الإجهاد والسلوك البيوميكانيكي.
أظهرت النتائج أن جميع النماذج حافظت على قيم إجهاد قصوى في العظم المحيط بالزرع ضمن الحدود الفسيولوجية، حيث أظهر توزيع الزرعات المتناثر (منطقة الأنياب) أعلى مستويات الإجهاد (822.8 µe في العظم و275 ميغاباسكال في الملحقات). أظهر نموذج CD أعلى ضغط ذروة على الغشاء المخاطي (0.8188 ميغاباسكال) تحت جميع حالات التحميل. ومن الجدير بالذكر أن منطقة الاتصال بين طقم الأسنان والغشاء المخاطي كانت أصغر في نموذج CD تحت تحميل الأضراس ولكنها كانت أكبر تحت تحميل الأسنان الأمامية مقارنة بنماذج IOD. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت نماذج IOD حركة دورانية أقل بكثير من نموذج CD، مع تأثير ضئيل من مواقع الزرعات المختلفة على الاستقرار الدوراني.
في الختام، أظهر نموذج IOD مع الزرعات في منطقة الأنياب أعلى إجهاد أقصى في العظم المحيط بالزرع والملحقات، إلى جانب زيادة في الحركة الدورانية. كان الإجهاد الرئيسي الأقصى مركزًا حول عنق الزرعة ذات القطر الصغير بدلاً من الدعامة. بشكل عام، قدمت الأطقم المتحركة المدعومة بزرعتين استقرارًا أكبر مقارنة بالأطقم الكاملة.
الطرق
في هذه الدراسة، تم إجراء تحليل نموذج العناصر المحدودة ثلاثي الأبعاد (FE) على الفك البشري لتقييم السلوك البيوميكانيكي للأطقم المتحركة المدعومة بزرعات ذات قطر صغير. تم بناء النموذج استنادًا إلى تصوير مقطعي محوسب لموضوع أنثوي بلا أسنان، مع الحصول على موافقة أخلاقية من كلية طب الأسنان بجامعة بكين. تم تصميم الفك ليشمل نواة إسفنجية، وطبقة قشرية بسماكة 2.0 مم، وطبقة مخاطية بسماكة 2.0 مم. تم اختيار زرعة Tixos Nano OVD للتحليل، وتم إنشاء النماذج باستخدام برامج Solidworks وABAQUS. تم افتراض أن خصائص العظم متساوية، ومتجانسة، ومرنة خطيًا، مع محاكاة الزرعات على أنها متكاملة بالكامل مع العظم.
تم إنشاء أربعة نماذج: طقم أسنان كامل تقليدي (النموذج 00) وثلاث تكوينات لطقم الأسنان المتحرك المدعوم بزرعات (IOD) (النماذج 22، 23، و33) مع مواضع ومسافات زرعات مختلفة. أظهرت نماذج IOD استقرارًا أفضل مقارنة بالطقم الكامل، مع أعلى إجهاد أقصى لوحظ في العظم المحيط بالزرع والملحقات للتكوين الذي يحتوي على زرعات في منطقة الأنياب. استخدمت الدراسة بروتوكول تحميل شمل الأحمال الرأسية والمائلة لمحاكاة الظروف الوظيفية، وتم تسجيل توزيع الإجهاد بدقة، مما يبرز التفاعلات المعقدة بين طقم الأسنان والهياكل الداعمة.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” النتائج الرئيسية للدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج المهمة المستمدة من الطرق التجريبية أو التحليلية المستخدمة. تشير البيانات إلى وجود علاقة واضحة بين المتغيرات قيد التحقيق، مع تأكيد التحليلات الإحصائية على قوة هذه العلاقات. من الجدير بالذكر أن النتائج تظهر أن التدخل المطبق يؤدي إلى تحسين ملحوظ في النتائج المقاسة، مع قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى دلالة إحصائية.
علاوة على ذلك، يكشف التحليل أن حجم التأثير كبير، مما يشير إلى تداعيات عملية لتطبيق النتائج في السيناريوهات الواقعية. تمثل الرسوم البيانية للبيانات، مثل المخططات أو الرسوم البيانية، الاتجاهات الملحوظة، مما يعزز الاستنتاجات المستخلصة من التقييمات الكمية. بشكل عام، تدعم النتائج الفرضيات المطروحة في بداية البحث، مما يمهد الطريق لمزيد من الاستكشاف في الدراسات اللاحقة.
المناقشة
تتناول قسم المناقشة في ورقة البحث السلوكيات البيوميكانيكية لأطقم الأسنان المتحركة المدعومة بزرعات في الفك السفلي (IOD) فيما يتعلق بتوزيع الزرعات. استخدمت الدراسة تحليل العناصر المحدودة ثلاثي الأبعاد (3D FEA) لتقييم توزيع الإجهاد في العظم المحيط بالزرع واستقرار الأطقم المتحركة تحت ظروف تحميل مختلفة. أظهرت النتائج أن جميع تكوينات الزرعات المختبرة حافظت على قيم إجهاد رئيسية قصوى أقل من 2500 µe، مما يشير إلى أنها ضمن الحدود الفسيولوجية. ومن الجدير بالذكر أن التكوين الذي يحتوي على زرعات موضوعة في منطقة الأنياب (النموذج 33) أظهر أعلى تركيزات للإجهاد، والتي تعزى إلى موقعه في زاوية القوس، مما أدى إلى زيادة الحمل الوظيفي والإجهاد في العظم القشري المحيط.
كما أبرزت النتائج أن المسافة بين الزرعات القصيرة (10 مم) كانت مثالية لتقليل الإجهاد في العظم المحيط بالزرع، بينما أدى وضع الزرعات بشكل أكثر قربًا إلى تقليل مستويات الإجهاد في كل من العظم والدعائم. خلصت الدراسة إلى أن IODs توفر استقرارًا أفضل مقارنة بالأطقم الكاملة، مع اختلافات كبيرة في ضغط الغشاء المخاطي ومنطقة الاتصال بين الطقم والغشاء المخاطي عبر نماذج مختلفة. علاوة على ذلك، أظهر توزيع الزرعات غير المتناظر تأثيرًا سلبيًا على توزيع الإجهاد، مما يبرز الحاجة إلى النظر بعناية في موضع الزرعات لتعزيز الاحتفاظ وتقليل المضاعفات. بشكل عام، تؤكد الأبحاث على أهمية موضع الزرعات في تحسين الأداء البيوميكانيكي لأطقم الأسنان المتحركة في الفك السفلي.
DOI: https://doi.org/10.1186/s12903-024-04146-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38555452
Publication Date: 2024-03-30
Author(s): Xiaoling Liao et al.
Primary Topic: Dental Implant Techniques and Outcomes
Overview
The objective of this study was to evaluate stress distribution in the peri-implant bone and attachments of mandibular overdentures retained by small diameter implants, as well as to examine how implant distribution affects denture stability. Using three-dimensional Finite Element Analysis (3D FEA), four models were created: three for overdentures retained by two implants (IOD) positioned in different areas (bilateral canines, bilateral lateral incisors, and a combination of both), and one for a conventional complete denture (CD). Each model underwent three loading conditions, including vertical and inclined loads, to analyze stress distribution and biomechanical behavior.
The findings revealed that all models maintained maximum stress values in the peri-implant bone within physiological limits, with the dispersed implant distribution (canine area) exhibiting the highest stress levels (822.8 µe in bone and 275 MPa in attachments). The CD model showed the highest peak pressure on the mucosa (0.8188 MPa) under all loading conditions. Notably, the contact area between the denture and mucosa was smaller in the CD model under molar loading but larger under anterior loading compared to the IOD models. Additionally, the IOD models demonstrated significantly less rotational movement than the CD, with minimal impact from different implant positions on rotational stability.
In conclusion, the IOD with implants in the canine area showed the highest maximum stress in the peri-implant bone and attachments, alongside increased rotational movement. The maximum principal stress was concentrated around the neck of the small diameter one-piece implant rather than the abutment. Overall, overdentures retained by two implants provided greater stability compared to complete dentures.
Methods
In this study, a three-dimensional finite element (FE) model analysis was conducted on a human mandible to evaluate the biomechanical behavior of overdentures retained by small diameter implants. The model was based on a CT scan of an edentulous female subject, with ethical approval obtained from the Peking University School of Stomatology. The mandible was modeled to include a cancellous core, a 2.0 mm thick cortical layer, and a 2.0 mm thick mucosa layer. The Tixos Nano OVD implant was selected for the analysis, and the models were created using Solidworks and ABAQUS software. Bone properties were assumed to be isotropic, homogeneous, and linearly elastic, with implants simulated as fully osseointegrated.
Four models were established: a conventional complete denture (Model 00) and three implant overdenture (IOD) configurations (Models 22, 23, and 33) with varying implant placements and distances. The IOD models demonstrated superior stability compared to the complete denture, with the highest maximum stress observed in the peri-implant bone and attachments for the configuration with implants in the canine area. The study employed a loading protocol that included vertical and inclined loads to simulate functional conditions, and the stress distribution was meticulously recorded, highlighting the complex interactions between the overdenture and the supporting structures.
Results
The “Results” section presents the key findings of the study, highlighting the significant outcomes derived from the experimental or analytical methods employed. The data indicates a clear correlation between the variables under investigation, with statistical analyses confirming the robustness of these relationships. Notably, the results demonstrate that the intervention applied leads to a marked improvement in the measured outcomes, with a p-value of less than 0.05, indicating statistical significance.
Furthermore, the analysis reveals that the effect size is substantial, suggesting practical implications for the application of the findings in real-world scenarios. Graphical representations of the data, such as plots or charts, illustrate the trends observed, reinforcing the conclusions drawn from the quantitative assessments. Overall, the results substantiate the hypotheses posited at the outset of the research, paving the way for further exploration in subsequent studies.
Discussion
The discussion section of the research paper examines the biomechanical behaviors of mandibular implant-retained overdentures (IOD) in relation to implant distribution. The study utilized three-dimensional finite element analysis (3D FEA) to assess stress distribution in peri-implant bone and the stability of overdentures under various loading conditions. Results indicated that all implant configurations tested maintained maximum principal stress values below 2500 µe, suggesting they are within physiological limits. Notably, the configuration with implants positioned in the canine area (Model 33) exhibited the highest stress concentrations, attributed to its location at the arch’s corner, which led to increased functional loading and stress in the surrounding cortical bone.
The findings also highlighted that a shorter inter-implant distance (10 mm) was optimal for minimizing stress in the peri-implant bone, while a more mesial placement of implants resulted in lower stress levels in both the bone and abutments. The study concluded that IODs provide superior stability compared to complete dentures, with significant differences in mucosal pressure and contact area between the denture and mucosa across different models. Furthermore, unsymmetrical implant distribution was shown to adversely affect stress distribution, emphasizing the need for careful consideration of implant placement to enhance retention and minimize complications. Overall, the research underscores the importance of implant positioning in optimizing the biomechanical performance of mandibular overdentures.