DOI: https://doi.org/10.1186/s12903-025-05501-9
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39856673
تاريخ النشر: 2025-01-24
المؤلف: Simay Koç وآخرون
الموضوع الرئيسي: المواد السنية والترميمات
نظرة عامة
تبحث هذه الورقة البحثية في توزيع الإجهادات في الأسنان الداعمة مع الآفات المحيطية باستخدام تحليل العناصر المحدودة (FEA) لفهم تداعياتها البيوميكانيكية بشكل أفضل تحت قوى الإطباق. تم تحليل ثلاثة نماذج: ضرس رحى سليم (النموذج 1)، ضرس رحى مع تاج وآفة تم إصلاحها باستخدام دعامة ألياف (النموذج 2)، وضرس رحى مع آفة تم إصلاحها باستخدام دعامة ألياف تدعم جسرًا مكونًا من أربعة أعضاء (النموذج 3). تم تعريض كل نموذج لقوة إطباقية ثابتة قدرها 300 نيوتن بزاوية 45 درجة، وتم محاكاة التشوهات وتوزيع الإجهادات الناتجة عبر جميع المكونات، بما في ذلك الهياكل العظمية المحيطة.
كشفت النتائج عن انخفاض في مستويات الإجهاد المعادل في العظام التربيقية والقشرية، والتاج، والسمنت، والرباط اللثوي مع تقدم النماذج من النموذج 1 إلى النموذج 3. ومن الملاحظ أن أعلى إجهاد عائد من فون ميسس تم تسجيله في النموذج 2 (133.87 ميغاباسكال)، بينما أظهرت مناطق الآفات المحيطية في النموذجين 2 و3 قيم إجهاد منخفضة (0.061 ميغاباسكال و0.039 ميغاباسكال، على التوالي). تم ملاحظة تركيزات الإجهاد بشكل مستمر في المناطق السفلية الجانبية عبر جميع النماذج. تستنتج الدراسة أن الترميمات الصناعية على الأسنان ذات الآفات المحيطية يمكن أن تؤدي إلى استجابات بيوميكانيكية متباينة، مما يشير إلى أن هذه الأسنان، عند تعزيزها بدعائم ألياف، يمكن أن تعمل بفعالية كدعامات لجسور مكونة من أربعة وحدات. ومع ذلك، يؤكد المؤلفون على الحاجة إلى مزيد من الدراسات السريرية للتحقق من هذه النتائج، مع الاعتراف بالقيود الموجودة في منهجيات FEA.
مقدمة
تناقش مقدمة هذه الورقة البحثية تداعيات الآفات المحيطية، المعروفة أيضًا باسم الأورام الحبيبية القمية، وهي استجابات مناعية تهدف إلى منع انتشار العدوى البكتيرية من نظام قناة الجذر إلى الأنسجة المحيطة. بينما تؤدي هذه الآفات وظيفة وقائية، يمكن أن تؤدي إلى مضاعفات مثل زيادة امتصاص العظام وتكوين الكيسات الجذرية. يلعب الرباط اللثوي (PDL) دورًا حاسمًا في توزيع القوى الإطباقية والحفاظ على السلامة الهيكلية للسن؛ ومع ذلك، يمكن أن تؤدي الظروف المرضية إلى تعطيل هذا التوازن، مما يزيد من خطر حدوث كسور جذرية عمودية (VRFs) في الأسنان التي خضعت لعلاج قناة الجذر (RCT).
تهدف الدراسة إلى التحقيق في توزيع الإجهاد والتشوه الهيكلي في ضروس الرحى السفلية المعالجة بالأسنان ذات الآفات المحيطية عند استخدامها كدعامات في التعويضات الثابتة. يبرز المؤلفون نقص الأبحاث الشاملة حول توزيع الإجهاد في الأسنان ذات الآفات والأنسجة العظمية المحيطة، مما يشكل تحديًا للأطباء الذين يفكرون في هذه الأسنان كدعامات للجسور. تفترض الفرضية الصفرية أن توزيعات الإجهاد في الضروس المتأثرة مع دعائم الألياف المستخدمة كدعامات لن تختلف بشكل كبير عن تلك الموجودة في الضروس السليمة أو تلك ذات الترميمات القياسية. تسعى هذه الدراسة إلى سد الفجوة الموجودة في الأدبيات وتقديم رؤى حول السلوك البيوميكانيكي للأسنان الم compromised تحت الأحمال الوظيفية.
الطرق
تحدد قسم “الطرق” المواد والإجراءات المستخدمة في البحث. يوضح المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك أي مواد كيميائية أو معدات أو برامج ضرورية للتجارب. يتم وصف المنهجية بطريقة منهجية، مما يضمن إمكانية إعادة إنتاجها ووضوحها.
كما يتناول القسم تصميم التجربة، بما في ذلك تقنيات أخذ العينات، وطرق جمع البيانات، والأساليب التحليلية المستخدمة لتفسير النتائج. يتم تسليط الضوء على التحليلات الإحصائية التي تم إجراؤها للتحقق من النتائج، مما يضمن توافق الطرق مع أهداف البحث والفرضيات. بشكل عام، يعد هذا القسم دليلًا شاملاً لإطار التجربة للدراسة.
النتائج
تشير نتائج الدراسة، المستندة إلى ثلاثة نماذج لتحليل العناصر المحدودة (FEA)، إلى توطين إجهاد متسق عبر جميع النماذج تحت ظروف تحميل محددة مسبقًا. تم تحديد تركيزات الإجهاد بشكل أساسي في المناطق السفلية الجانبية للسن، بالإضافة إلى المناطق الواجهة والأقسام الجانبية من الثلثين السفلي والوسطي للجذر. على وجه التحديد، أظهر النموذج 1 أقصى تشوه قدره 0.091 مم عند النتوء الجانبي للتاج، بينما بلغ الإجهاد ذروته في المنطقة السفلية الجانبية بقيمة 133.87 ميغاباسكال في النموذج 2. كشف النموذج 3 عن تركيزات إجهاد عند الحافة الهامشية البعيدة ومناطق الاتصال، مع تسجيل أقصى إجهاد قدره 110.18 ميغاباسكال عند الموصل بين الضروس الأولى والجسر.
عبر جميع النماذج، كانت قيم الإجهاد المعادل أعلى باستمرار في العظام القشرية مقارنة بالعظام التربيقية، مع تركيز أكبر للإجهاد في العظام القشرية المجاورة للمنطقة السفلية الجانبية. ومن الملاحظ أن النماذج 2 و3، التي تضمنت آفات محيطية، أظهرت تباينًا طفيفًا في توزيع الإجهاد، مما يشير إلى بيئة منخفضة الإجهاد في منطقة الآفة. بالإضافة إلى ذلك، وجدت الدراسة أن استخدام دعائم الألياف أدى إلى توزيع إجهاد أقل في العاج، حيث أظهر النموذج 2 إجهادًا أكبر في دعامة الألياف مقارنة بالنموذج 3، خاصة في الثلث المركزي الذي يتوافق مع المنطقة السفلية الجانبية. بشكل عام، تسلط النتائج الضوء على المناطق الحرجة لتركيز الإجهاد والتشوه في الهياكل السنية تحت تحميل الإطباق.
المناقشة
تسلط قسم المناقشة في الدراسة الضوء على تطبيق تحليل العناصر المحدودة (FEA) لتقييم الاستجابات البيوميكانيكية لضروس الرحى السفلية تحت ظروف مختلفة، بما في ذلك الحالات الصحية وتلك التي خضعت لعلاجات جذرية وآفات محيطية. تشير النتائج إلى انخفاض كبير في مستويات الإجهاد المعادل في العظام المحيطة، والتاج، والسمنت، والرباط اللثوي (PDL) مع انتقال النماذج من ضرس رحى سليم (النموذج 1) إلى تلك التي تحتوي على ترميمات وآفات (النماذج 2 و3). ومن الملاحظ أن توزيعات الإجهاد اختلفت بين النماذج، مع ملاحظة إجهاد أقل في وجود دعائم الألياف، مما يشير إلى دورها الوقائي في الحفاظ على سلامة الأسنان تحت قوى الإطباق.
تؤكد الدراسة على أهمية الترميمات الفورية بعد علاجات قناة الجذر، حتى في وجود آفات محيطية، حيث ترتبط بمعدلات بقاء محسنة للأسنان المعالجة. تشير النتائج أيضًا إلى أن دعائم الألياف، نظرًا لخصائصها الميكانيكية المشابهة للعاج، يمكن أن تقلل بشكل فعال من تركيزات الإجهاد في النقاط الحرجة، مثل واجهة المينا والسمنت. ومع ذلك، يعترف المؤلفون بحدود FEA في تكرار تعقيدات الظروف داخل الفم ويؤكدون على الحاجة إلى مزيد من التحقيقات السريرية للتحقق من هذه النتائج. بشكل عام، تدعم الدراسة الاستخدام المحافظ لأسنان الضروس السفلية ذات الآفات المحيطية كدعامات للجسور السنية، داعية إلى استراتيجيات علاجية تقلل من الإجراءات الغازية مع ضمان الفعالية الوظيفية.
DOI: https://doi.org/10.1186/s12903-025-05501-9
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39856673
Publication Date: 2025-01-24
Author(s): Simay Koç et al.
Primary Topic: Dental materials and restorations
Overview
This research paper investigates the stress distributions in abutment teeth with periapical lesions using finite element analysis (FEA) to better understand their biomechanical implications under occlusal forces. Three models were analyzed: a healthy mandibular premolar (Model 1), a premolar with a crown and a lesion repaired with a fiber post (Model 2), and a premolar with a lesion repaired with a fiber post supporting a four-member bridge (Model 3). Each model was subjected to a 300 N static occlusal force at a 45° angle, and the resulting deformation and stress distributions were simulated across all components, including the surrounding bony structures.
The findings revealed a decrease in equivalent stress levels in the trabecular and cortical bone, crown, cementum, and periodontal ligament as the models progressed from Model 1 to Model 3. Notably, the highest Von Mises yield stress was recorded in Model 2 (133.87 MPa), while the periapical lesion areas in Models 2 and 3 exhibited low stress values (0.061 MPa and 0.039 MPa, respectively). Stress concentrations were consistently observed in the cervicobuccal regions across all models. The study concludes that prosthetic restorations on teeth with periapical lesions can yield varying biomechanical responses, suggesting that such teeth, when reinforced with fiber posts, can effectively serve as abutments for four-unit bridges. However, the authors emphasize the need for further in vivo studies to validate these findings, acknowledging the limitations inherent in FEA methodologies.
Introduction
The introduction of this research paper discusses the implications of periapical lesions, also known as apical granulomas, which are immune-mediated responses aimed at preventing bacterial infections from the root canal system from spreading to surrounding tissues. While these lesions serve a protective function, they can lead to complications such as increased bone resorption and the formation of radicular cysts. The periodontal ligament (PDL) plays a crucial role in distributing occlusal forces and maintaining the structural integrity of the tooth; however, pathological conditions can disrupt this balance, increasing the risk of vertical root fractures (VRFs) in teeth that have undergone root canal treatment (RCT).
The study aims to investigate the stress distribution and structural deformation in endodontically treated mandibular premolars with periapical lesions when used as abutments in fixed prostheses. The authors highlight the lack of comprehensive research on stress distribution in teeth with lesions and surrounding bone tissue, which poses a challenge for clinicians considering these teeth for bridge abutments. The null hypothesis posits that the stress distributions in the affected premolars with fiber-posts used as abutments will not differ significantly from those in healthy premolars or those with standard restorations. This research seeks to fill the existing gap in literature and provide insights into the biomechanical behavior of compromised teeth under functional loads.
Methods
The “Methods” section outlines the materials and procedures utilized in the research. It details the specific materials employed, including any reagents, equipment, or software necessary for the experiments. The methodology is described in a systematic manner, ensuring reproducibility and clarity.
The section also elaborates on the experimental design, including the sampling techniques, data collection methods, and analytical approaches used to interpret the results. Statistical analyses performed to validate findings are highlighted, ensuring that the methods align with the research objectives and hypotheses. Overall, this section serves as a comprehensive guide to the experimental framework of the study.
Results
The results of the study, based on three finite element analysis (FEA) models, indicate consistent stress localization across all models under predefined loading conditions. Stress concentrations were primarily identified in the buccal and lingual cervical regions of the tooth, as well as in interfacial areas and the buccal sections of the cervical and middle thirds of the root. Specifically, Model 1 exhibited a maximum deformation of 0.091 mm at the buccal cusp of the crown, while stress peaked at the cervical buccal area with a value of 133.87 MPa in Model 2. Model 3 revealed stress concentrations at the distal marginal ridge and the connection areas, with a maximum stress of 110.18 MPa recorded at the connector between the first premolars and the pontic.
Across all models, equivalent stress values were consistently higher in cortical bone compared to trabecular bone, with the greatest stress localized in the cortical bone adjacent to the cervicobuccal region. Notably, Models 2 and 3, which included periapical lesions, displayed minimal variation in stress distribution, indicating a low-stress environment in the lesion area. Additionally, the study found that the use of fiber-posts resulted in lower stress distribution in dentin, with Model 2 showing greater stress in the fiber-post compared to Model 3, particularly in the central third corresponding to the cervicobuccal region. Overall, the findings highlight the critical areas of stress concentration and deformation in dental structures under occlusal loading.
Discussion
The discussion section of the study highlights the application of Finite Element Analysis (FEA) to evaluate the biomechanical responses of mandibular premolars under various conditions, including healthy states and those with endodontic treatments and periapical lesions. The findings indicate a significant decrease in equivalent stress levels in the surrounding bone, crown, cementum, and periodontal ligament (PDL) as the models transitioned from a healthy premolar (Model 1) to those with restorations and lesions (Models 2 and 3). Notably, the stress distributions varied between the models, with lower stress observed in the presence of fiber posts, suggesting their protective role in maintaining tooth integrity under occlusal forces.
The study emphasizes the importance of timely restorations following root canal treatments, even in the presence of periapical lesions, as they are associated with improved survival rates of treated teeth. The results also indicate that fiber posts, due to their mechanical properties similar to dentin, can effectively reduce stress concentrations at critical junctions, such as the enamel-cementum interface. However, the authors acknowledge the limitations of FEA in replicating the complexities of intraoral conditions and stress the need for further clinical investigations to validate these findings. Overall, the study supports the conservative use of premolar teeth with periapical lesions as abutments for dental bridges, advocating for treatment strategies that minimize invasive procedures while ensuring functional efficacy.