DOI: https://doi.org/10.1186/s12903-024-04109-9
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38491485
تاريخ النشر: 2024-03-15
المؤلف: Minghao Huang وآخرون
الموضوع الرئيسي: طب الأسنان الداخلي وعلاجات قنوات الجذر
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة تأثير مواد ما بعد اللب المختلفة على توزيع الإجهاد في الأسنان المعالجة من جذور الأسنان، مع التركيز بشكل خاص على قنوات الجذر ذات الأشكال المختلفة. باستخدام تحليل العناصر المحدودة، تم إنشاء ثلاثة نماذج لترميمات التيجان مع مواد ما بعد اللب العادية، والمبالغ فيها، والشكل الدمبل، باستخدام ثلاثة مواد متميزة: ما بعد اللب من ألياف الزجاج CAD/CAM (CGF)، ما بعد اللب من ألياف الزجاج مسبقة الصنع ونواة الراتنج (PGF)، وما بعد اللب المعدني المتكامل من الكوبالت والكروم (Co-Cr). قيست التحليلات أقصى إجهاد مكافئ من نوع فون ميسيس، وأقصى إجهاد رئيسي، وتوزيع الإجهاد، والانزياح الأقصى عبر العاج، وما بعد اللب، والتاج، وواجهة الأسمنت تحت ظروف تحميل ثابتة.
أظهرت النتائج أن PGF أظهرت أقل إجهادات فون ميسيس في العاج، بينما أظهر Co-Cr أعلى إجهاد. أظهر CGF توزيع إجهاد مشابه لـ Co-Cr ولكن مع تركيز إجهاد أكثر تجانسًا، خاصة في القمة. من الجدير بالذكر أنه في قنوات الجذر المبالغ فيها والشكل الدمبل، أدى CGF إلى إجهاد مكافئ أقل بكثير في طبقة الأسمنت مقارنة بـ PGF. تشير النتائج إلى أن CGF يعمل بشكل فعال في استعادة الأسنان المعالجة من جذور الأسنان ذات أشكال قنوات الجذر المعقدة، مما قد يقلل من المضاعفات مثل كسر الجذر وفك ما بعد اللب. وبالتالي، يظهر CGF كخيار مفضل لمادة ما بعد اللب في هذه السيناريوهات السريرية.
مقدمة
تناقش مقدمة هذه الورقة البحثية أهمية ما بعد اللب في الأسنان المعالجة من جذور الأسنان، مع تسليط الضوء على دورها في تعزيز الاستقرار والاحتفاظ بالترميمات. تُستخدم مواد متنوعة لما بعد اللب، بما في ذلك سبائك المعادن، وألياف الزجاج، والزركونيا. بينما تقدم سبائك المعادن قوة ميكانيكية عالية، فإن تراجع شعبيتها يُعزى إلى المخاوف الجمالية والتغيرات المحتملة في اللون بسبب التآكل. في المقابل، تُظهر ما بعد اللب من الألياف بقاءً مشابهًا للإجهاد ومرونة مشابهة للعاج، مما يعزز توزيع الإجهاد بشكل أفضل ويقلل من مخاطر الكسر. أدت المطالب الجمالية المتزايدة من المرضى إلى تفضيل أنظمة ما بعد اللب الخالية من المعادن، مع اكتساب الألياف الزجاجية مسبقة الصنع شعبية لكفاءتها وفعاليتها من حيث التكلفة.
تناقش الورقة أيضًا قيود ما بعد اللب من الألياف المُشكلة مسبقًا في التكيف مع أشكال قنوات الجذر المعقدة، مما قد يهدد واجهة الالتصاق ويزيد من معدلات الفشل. للتخفيف من هذه المشكلات، يستكشف المؤلفون استخدام ما بعد اللب من ألياف الزجاج بتصميم مدعوم بالحاسوب/تصنيع مدعوم بالحاسوب (CGP)، والتي أظهرت نتائج واعدة في التطبيقات السريرية. تهدف الدراسة إلى التحقيق في توزيع الإجهاد في الترميمات باستخدام CGP عبر أشكال قنوات الجذر المختلفة من خلال تحليل العناصر المحدودة ثلاثي الأبعاد (FEA). تفترض الفرضية أن أنظمة ما بعد اللب المختلفة ستظهر أنماطًا متميزة من شدة الإجهاد وتوزيعها. بالإضافة إلى ذلك، يتم تقديم حالة سريرية تتعلق بالترميم الجمالي لقناة جذر مبالغ فيها باستخدام CGP والتيجان الزركونية لتوضيح التطبيقات العملية للأطباء.
طرق البحث
في هذه الدراسة، تم اختيار سن قاطع مركزي علوي واثنين من الأضراس الصغيرة لإجراء تصوير مقطعي محوسب باستخدام الأشعة المخروطية (CBCT) لإنشاء نماذج رقمية للتحليل البيوميكانيكي. تم إجراء CBCT عند جهد 69 كيلو فولت وتيار 100 مللي أمبير، مما أسفر عن دقة 20 ميكرومتر. تم معالجة الصور الناتجة بتنسيق DICOM باستخدام برامج Mimics Medical وGeomagic Wrap لإعادة بناء ثلاثة نماذج مختلفة لقنوات الجذر: عادية، ومبالغ فيها، وشكل دمبل. تم تصميم كل نموذج وفقًا للمواصفات السريرية، مع أبعاد محددة لقناة الجذر وترميمات ما بعد اللب، وتمثيلات مبسطة للهياكل التشريحية المحيطة.
تم تصنيف النماذج إلى ثلاث مجموعات فرعية بناءً على مواد ما بعد اللب (Co-Cr، CGF، وPGF) وتم تحليلها باستخدام برنامج تحليل العناصر المحدودة (FEA) ANSYS Workbench. خضعت النماذج للتجزئة، مما أسفر عن حوالي 1.4 مليون عنصر وما يقرب من 2 مليون عقدة، مع تعريف خصائص المواد على أنها متجانسة، متساوية، ومرنة خطيًا، باستثناء PGF، الذي تم التعامل معه كمواد غير متجانسة. تم تطبيق قوة إطباق ثابتة على كل نموذج تحت ظروف محددة، وتم تقييم توزيع الإجهاد باستخدام معايير فون ميسيس. تم تصور النتائج من خلال الرسوم البيانية للكونتور، مما يدل على تركيزات الإجهاد بوحدات ميغاباسكال (MPa) وتسهيل المقارنات عبر تكوينات قنوات الجذر المختلفة.
مناقشة
في هذه المناقشة، تقيم الدراسة توزيع الإجهاد في ترميمات ما بعد اللب عبر أشكال قنوات الجذر المختلفة باستخدام ثلاثة مواد: الكوبالت والكروم (Co-Cr)، وألياف الزجاج المخصصة (CGF)، وألياف الزجاج مسبقة الصنع (PGF). تشير النتائج إلى أن Co-Cr أظهرت أعلى إجهاد مكافئ من نوع فون ميسيس (EVM) في مجموعة قنوات الجذر العادية، بينما أظهرت CGF وPGF مستويات إجهاد أقل، مع إظهار CGF توزيع إجهاد أكثر تجانسًا. من الجدير بالذكر أن CGF قلل من أقصى EVM وأقصى إجهاد رئيسي (MPS) عند واجهة الالتصاق مقارنة بـ PGF، مما يشير إلى إمكانيته في تقليل انزياح ما بعد اللب وتعزيز طول عمر الترميم.
تؤكد الدراسة أن اختيار مادة ما بعد اللب يؤثر بشكل كبير على توزيع الإجهاد، خاصة في قنوات الجذر المبالغ فيها والشكل الدمبل. بينما كانت Co-Cr تاريخيًا هي المعيار، فإن قابليتها للكسر العمودي في الجذر تبرز الحاجة إلى مواد مثل CGF، التي تتماشى بشكل أقرب مع معامل مرونة العاج. تؤكد الأبحاث على أهمية اختيار المواد في تحقيق توزيع إجهاد مثالي وتقليل مخاطر فشل الترميم، داعية إلى مزيد من الاستكشاف لمزايا CGF البيوميكانيكية في البيئات السريرية. يجب أن تتناول الدراسات المستقبلية قيود هذه التجربة، بما في ذلك محاكاة الظروف الفموية وتنوع أشكال قنوات الجذر، لتوفير معلومات أفضل للممارسات السريرية.
DOI: https://doi.org/10.1186/s12903-024-04109-9
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38491485
Publication Date: 2024-03-15
Author(s): Minghao Huang et al.
Primary Topic: Endodontics and Root Canal Treatments
Overview
The study investigates the impact of different post-core materials on stress distribution in endodontically treated teeth, particularly focusing on root canals with varying morphologies. Utilizing finite element analysis, three models of post-core crown restorations were created for normal, oversized, and dumbbell-shaped root canals, employing three distinct materials: CAD/CAM glass fiber post-core (CGF), prefabricated glass fiber post and resin core (PGF), and cobalt-chromium integrated metal post-core (Co-Cr). The analysis measured maximum equivalent von Mises stress, maximum principal stress, stress distribution, and peak displacement across the dentin, post-core, crown, and cement interface under static loading conditions.
The findings revealed that PGF exhibited the lowest von Mises stresses in dentin, while Co-Cr showed the highest. CGF demonstrated a stress distribution similar to Co-Cr but with more homogeneous stress concentration, particularly apically. Notably, in oversized and dumbbell-shaped root canals, CGF resulted in significantly lower equivalent von Mises stress in the cement layer compared to PGF. The results suggest that CGF performs effectively in restoring endodontically treated teeth with complex root canal morphologies, potentially reducing complications such as root fracture and post-core debonding. Thus, CGF emerges as a favorable choice for post-core material in these clinical scenarios.
Introduction
The introduction of this research paper discusses the significance of posts in endodontically treated teeth, highlighting their role in enhancing stability and retention of restorations. Various materials are utilized for posts, including metal alloys, glass fiber, and zirconia. While metal alloy posts offer high mechanical strength, their declining popularity is attributed to aesthetic concerns and potential discoloration due to corrosion. In contrast, fiber posts exhibit comparable fatigue survival and a modulus of elasticity similar to dentin, promoting better stress distribution and reducing fracture risks. The increasing aesthetic demands from patients have led to a preference for metal-free post-core systems, with prefabricated glass fibers gaining traction for their efficiency and cost-effectiveness.
The paper further addresses the limitations of preformed fiber posts in adapting to complex root canal morphologies, which can compromise the adhesive interface and increase failure rates. To mitigate these issues, the authors explore the use of computer-aided design/computer-aided manufacturing (CAD/CAM) glass fiber post-cores (CGP), which have shown promising results in clinical applications. The study aims to investigate stress distribution in restorations using CGP across various root canal morphologies through three-dimensional finite element analysis (FEA). The hypothesis posits that different post-core systems will exhibit distinct stress intensity and distribution patterns. Additionally, a clinical case involving the aesthetic restoration of an oversized root canal using CGP and zirconia crowns is presented to illustrate practical applications for clinicians.
Methods
In this study, a maxillary central incisor and two premolars were selected for Cone Beam Computed Tomography (CBCT) scanning to create digital models for biomechanical analysis. The CBCT was performed at a voltage of 69 kV and a current of 100 mA, yielding a resolution of 20 μm. The resulting DICOM images were processed using Mimics Medical and Geomagic Wrap software to reconstruct three distinct root canal models: normal, oversized, and dumbbell-shaped. Each model was designed according to clinical specifications, with specific dimensions for the root canal and post-core restorations, and simplified representations of the surrounding anatomical structures.
The models were categorized into three subgroups based on post-core materials (Co-Cr, CGF, and PGF) and analyzed using finite element analysis (FEA) software ANSYS Workbench. The models underwent meshing, resulting in approximately 1.4 million elements and nearly 2 million nodes, with material properties defined as homogeneous isotropic linear elastic, except for PGF, which was treated as orthogonal anisotropic. A static occlusal force was applied to each model under specific conditions, and the stress distribution was evaluated using von Mises criteria. The results were visualized through contour graphs, indicating stress concentrations in megapascals (MPa) and facilitating comparisons across the different root canal configurations.
Discussion
In this discussion, the study evaluates the stress distribution in post-core restorations across different root canal morphologies using three materials: cobalt-chromium (Co-Cr), custom glass fiber (CGF), and prefabricated glass fiber (PGF). The findings indicate that Co-Cr exhibited the highest equivalent von Mises stress (EVM) in the normal root canal group, while CGF and PGF showed lower stress levels, with CGF demonstrating a more uniform stress distribution. Notably, CGF reduced the maximum EVM and maximum principal stress (MPS) at the adhesive interface compared to PGF, suggesting its potential to minimize post displacement and enhance restoration longevity.
The study confirms that the choice of post-core material significantly influences stress distribution, particularly in oversized and dumbbell-shaped root canals. While Co-Cr has historically been the standard, its susceptibility to vertical root fractures highlights the need for materials like CGF, which align more closely with dentin’s elastic modulus. The research underscores the importance of material selection in achieving optimal stress distribution and reducing the risk of restoration failure, advocating for further exploration of CGF’s biomechanical advantages in clinical settings. Future studies should address the limitations of this experiment, including the simulation of oral conditions and the variability of root canal morphologies, to better inform clinical practices.