DOI: https://doi.org/10.1186/s12903-024-04091-2
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38481220
تاريخ النشر: 2024-03-13
المؤلف: Christine Raouf Micheal Ibrahim وآخرون
الموضوع الرئيسي: تقنيات ونتائج زراعة الأسنان
نظرة عامة
تستخدم هذه الدراسة تحليل العناصر المحدودة (FEA) لمقارنة السلوك البيوميكانيكي لتصميمين مختلفين من زراعة الأسنان المستخدمة في بروتوكول علاج All-On-Four: زراعة ذات زاوية مصححة وزراعة مع دعائم متعددة الزوايا. تم إنشاء نموذجين ثلاثيي الأبعاد لعظم الفك العلوي الخالي من الأسنان، كل منهما يحتوي على أربع زراعات موضوعة وفقًا للبروتوكول. استخدم النموذج الأول زراعات مصححة الزاوية بزاوية تصحيح قدرها 24 درجة، بينما استخدم النموذج الثاني زراعات تقليدية بزاوية ميل 25 درجة ودعائم متعددة الزوايا. شمل التحليل تطبيق أحمال محورية ومائلة، مع حساب الضغوط والتشوهات الناتجة باستخدام برنامج ANSYS.
تشير النتائج إلى أن النموذج الثاني، مع الدعائم متعددة الزوايا، شهد تشوهًا أكبر (13.286 ميكرومتر) وضغوط فون ميس المكافئة أعلى (246.68 ميجا باسكال) مقارنة بالنموذج الأول. على العكس، أظهر النموذج الأول ضغوطًا قصوى رئيسية أعلى (107.83 ميجا باسكال) من النموذج الثاني (94.988 ميجا باسكال)، على الرغم من أن هذه الفروق لم تكن ذات دلالة إحصائية. تستنتج الدراسة أنه بينما يظهر تصميم الزراعة المصححة الزاوية ضغوطًا قصوى رئيسية أعلى، فإن الدعائم متعددة الزوايا تؤدي إلى زيادة التشوه وضغط VMS. لذلك، فإن التصاميم المصححة الزاوية على مستوى الزراعة أكثر ملاءمة لتقليل التشوه وتحسين توزيع الضغط، مما يشير إلى الحاجة إلى مزيد من التحقق السريري من هذه النتائج.
مقدمة
تسلط مقدمة هذه الورقة البحثية الضوء على مزايا زراعة الأسنان مقارنةً بأطقم الأسنان القابلة للإزالة للمرضى الذين يعانون من فقدان الأسنان، مع التركيز بشكل خاص على الراحة وتحسين جودة الحياة التي توفرها الأطراف الثابتة المدعومة بزراعة الأسنان الكاملة (FAFDPs). يتأثر نجاح FAFDPs بعوامل مختلفة، بما في ذلك استراتيجية العلاج، وتكوين الزراعة، وخبرة الطبيب. تقليديًا، تم استخدام من أربع إلى ست زراعات لدعم الأطراف الثابتة للفك السفلي، ولكن التحديات مثل حجم العظام المحدود وزيادة الضغط على الزراعات البعيدة تتطلب أساليب مبتكرة مثل مفهوم All-On-Four، الذي يستخدم زراعات مدخلة محوريًا ومائلة لتعزيز الاستقرار وتوزيع الحمل.
تهدف الدراسة إلى مقارنة السلوك البيوميكانيكي للزراعات المصححة الزاوية، مثل زراعة Co-Axis، مع الدعائم متعددة الزوايا في سياق بروتوكول علاج All-On-Four. باستخدام تحليل العناصر المحدودة (FEA)، تبحث الدراسة في توزيع الضغوط حول زراعة الأسنان، والدعائم، والعظام المحيطة، مع معالجة الفرضية الصفرية التي تفيد بعدم وجود فرق كبير في نقل الضغط بين تصميمي الزراعة. تعتبر هذه التحقيقات حاسمة لتحسين تصميم الزراعة وتحسين النتائج السريرية للمرضى الذين يعانون من فقدان الأسنان ويتلقون ترميمات ثابتة.
الطرق
يستعرض قسم “المواد والطرق” تصميم التجربة والإجراءات المستخدمة في الدراسة. يوضح المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك مصادرها وتحضيرها، بالإضافة إلى المنهجيات المطبقة لجمع البيانات. يبرز القسم أهمية القابلية للتكرار والصرامة في إعداد التجربة، مما يضمن إمكانية تفسير النتائج والتحقق منها بشكل موثوق.
تُوصف التقنيات الرئيسية والأساليب التحليلية، مما يوفر نظرة ثاقبة على الأدوات الإحصائية والبرامج المستخدمة لتحليل البيانات. قد يتناول القسم أيضًا أي ضوابط تم تنفيذها للتخفيف من التحيزات المحتملة والمتغيرات المربكة، مما يعزز من قوة النتائج. بشكل عام، يعد هذا القسم أساسًا حاسمًا لفهم النهج البحثي وصلاحية الاستنتاجات المستخلصة من الدراسة.
النتائج
في هذه الدراسة، نحقق في تأثير تصميمات الزراعة المختلفة على توزيع الضغط داخل طرف الفك السفلي المدعوم بالبراغي والعظام الداعمة المجاورة، مع اتباع بروتوكول وضع All-On-Four. تهدف النتائج إلى تحديد تصميمات زراعة الأسنان المثلى القادرة على تحمل الأحمال المطبقة مع ضمان طول العمر والقوة الكافية.
تستند النتائج إلى تحليل العناصر المحدودة، الذي يشمل حسابات ومحاكاة للتشوه الكلي، وضغوط فون ميس المكافئة، والضغوط القصوى الرئيسية. ستوفر هذه المقاييس رؤى حاسمة حول أداء تصميمات الزراعة المختلفة تحت ظروف التشغيل، مما يمهد الطريق لمناقشة شاملة حول تداعيات نتائجنا.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم استخدام تحليل العناصر المحدودة (FEA) لتقييم السلوك الميكانيكي لنموذجين مختلفين من الزراعة المصممة للفك السفلي الخالي من الأسنان، مع التركيز بشكل خاص على توزيع الضغط والتشوه تحت ظروف تحميل محاكاة. استخدم النموذجان، المشار إليهما بالنموذج الأول والنموذج الثاني، تكوينات زراعة مختلفة بناءً على بروتوكول All-On-Four. تميز النموذج الأول بزراعات ذات محور مشترك مع تصحيح الزاوية، بينما دمج النموذج الثاني زراعات تقليدية مع دعائم متعددة الوحدات. أظهر التحليل أن كلا النموذجين أظهرا تشوهًا وقيم ضغط فون ميس (VMS) متشابهة، مما أدى إلى قبول الفرضية الصفرية بشأن أدائهما الميكانيكي. ومن الجدير بالذكر أن النموذج الثاني أظهر تشوهًا أكبر (13.286 ميكرومتر) مقارنة بالنموذج الأول (12.177 ميكرومتر)، مما يُعزى إلى العدد المتزايد من وصلات البراغي في تصميم الدعامة متعددة الوحدات.
أشارت النتائج إلى أن الزراعات المائلة الخلفية شهدت تشوهًا أعلى من الزراعات الأمامية العمودية، وهو ما يتماشى مع النتائج السريرية السابقة. كانت الضغوط القصوى الرئيسية أيضًا أعلى في النموذج الأول، مما يشير إلى توزيع حمل أكثر ملاءمة في هذا التكوين. خلصت الدراسة إلى أنه بينما أظهرت التصاميم المصححة الزاوية على مستوى الزراعة ضغوطًا قصوى رئيسية أعلى، إلا أنها قدمت أداءً أفضل من حيث توزيع التشوه وVMS مقارنةً بالزوايا على مستوى الدعامة. تؤكد هذه النتائج على أهمية تصميم الزراعة في تحسين توزيع الضغط وتقليل الفشل المحتمل، مما يستدعي مزيدًا من التحقق السريري.
DOI: https://doi.org/10.1186/s12903-024-04091-2
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38481220
Publication Date: 2024-03-13
Author(s): Christine Raouf Micheal Ibrahim et al.
Primary Topic: Dental Implant Techniques and Outcomes
Overview
This study employs finite element analysis (FEA) to compare the biomechanical behavior of two dental implant designs used in the All-On-Four treatment protocol: a built-in angle corrected implant and an implant with angled multiunit abutments. Two three-dimensional finite element models of an edentulous mandible were created, each featuring four implants positioned according to the protocol. Model I utilized angle corrected implants with a 24-degree correction, while Model II employed conventional implants with a 25-degree inclination and angled multiunit abutments. The analysis involved applying axial and inclined loads, with resultant stresses and deformations calculated using ANSYS software.
The findings indicate that Model II, with the angled multiunit abutments, experienced greater deformation (13.286 μm) and higher equivalent Von-Mises stresses (246.68 MPa) compared to Model I. Conversely, Model I exhibited higher maximum principal stresses (107.83 MPa) than Model II (94.988 MPa), although this difference was not statistically significant. The study concludes that while the angle correcting implant design shows higher maximum principal stresses, the angled multiunit abutments lead to increased deformation and VMS. Therefore, angle correcting designs at the implant level are more favorable for minimizing deformation and optimizing stress distribution, suggesting a need for further clinical validation of these findings.
Introduction
The introduction of this research paper highlights the advantages of dental implants over removable complete dentures for edentulous patients, particularly emphasizing the comfort and improved quality of life provided by full-arch implant-supported fixed dental prostheses (FAFDPs). The success of FAFDPs is influenced by various factors, including treatment strategy, implant configuration, and clinician expertise. Traditionally, four to six implants have been utilized to support mandibular fixed dental prostheses, but challenges such as limited bone volume and increased stress on distal implants necessitate innovative approaches like the All-On-Four concept, which employs axially inserted and inclined implants to enhance stability and load distribution.
The study aims to compare the biomechanical behavior of angle-correcting implants, such as the Co-Axis implant, with angled multiunit abutments in the context of the All-On-Four treatment protocol. Utilizing finite-element analysis (FEA), the research investigates stress distributions around dental implants, abutments, and surrounding bone, addressing the null hypothesis that there is no significant difference in stress transfer between the two implant designs. This investigation is crucial for optimizing implant design and improving clinical outcomes in edentulous patients receiving fixed restorations.
Methods
The “Materials and Methods” section outlines the experimental design and procedures employed in the study. It details the specific materials used, including their sources and preparation, as well as the methodologies applied to gather data. The section emphasizes the importance of reproducibility and rigor in the experimental setup, ensuring that the results can be reliably interpreted and validated.
Key techniques and analytical methods are described, providing insight into the statistical tools and software utilized for data analysis. The section may also address any controls implemented to mitigate potential biases and confounding variables, thereby enhancing the robustness of the findings. Overall, this section serves as a critical foundation for understanding the research approach and the validity of the conclusions drawn from the study.
Results
In this study, we investigate the impact of various implant designs on stress distribution within a screw-retained full arch mandibular prosthesis and the adjacent supporting bone, specifically following the All-On-Four placement protocol. The findings aim to identify optimal dental implant designs capable of withstanding applied loads while ensuring longevity and adequate strength.
The results are derived from finite element analysis, which encompasses calculations and simulations of total deformation, equivalent Von Mises stresses, and maximum principal stresses. These metrics will provide crucial insights into the performance of different implant designs under operational conditions, setting the stage for a comprehensive discussion of the implications of our findings.
Discussion
In this study, finite element analysis (FEA) was employed to evaluate the mechanical behavior of two different implant models designed for edentulous mandibles, specifically focusing on stress distribution and deformation under simulated loading conditions. The models, referred to as Model I and Model II, utilized different implant configurations based on the All-On-Four protocol. Model I featured co-axis implants with angle correction, while Model II incorporated conventional implants with multiunit abutments. The analysis revealed that both models exhibited similar deformation and von Mises stress (VMS) values, leading to the acceptance of the null hypothesis regarding their mechanical performance. Notably, Model II demonstrated greater deformation (13.286 μm) compared to Model I (12.177 μm), attributed to the increased number of screw connections in the multiunit abutment design.
The results indicated that posterior inclined implants experienced higher deformation than vertical anterior implants, consistent with previous clinical findings. The maximum principal stresses were also higher in Model I, suggesting a more favorable load distribution in this configuration. The study concluded that while angle-correcting designs at the implant level showed higher maximum principal stresses, they provided better performance in terms of deformation and VMS distribution compared to angling at the abutment level. These findings underscore the importance of implant design in optimizing stress distribution and minimizing potential failure, warranting further clinical validation.