DOI: https://doi.org/10.1186/s12903-023-03761-x
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38310260
تاريخ النشر: 2024-02-03
المؤلف: Hüseyin Alican Tezerişener وآخرون
الموضوع الرئيسي: تقنيات ونتائج زراعة الأسنان
نظرة عامة
تدرس الدراسة توزيع الإجهادات البيوميكانيكية في زراعة العظام وزرعات “أول على أربعة” داخل الفك العلوي الخالي من الأسنان، مع معالجة النقاشات المستمرة حول تكوينات وزوايا الزرع المثلى. تم تحليل سبعة نماذج، تضم مجموعة متنوعة من تركيبات زراعة الأسنان وزرعات العظام المائلة. تم إجراء تحليل العناصر المحدودة، حيث تم تطبيق قوى قدرها 200 نيوتن عمودية على الأسنان الخلفية و50 نيوتن بزاوية 45° على الأسنان الجانبية.
أشارت النتائج إلى أن نماذج “أول على أربعة” مع زرعات خلفية مائلة بزاوية 45° أظهرت إجهادًا أعلى بكثير في كل من العظام القشرية والعظام الإسفنجية مقارنةً بزراعات العظام. على وجه التحديد، كان أعلى إجهاد قشري مسجل هو 4,346 ميغاباسكال في نموذج “أول على أربعة” مع ميل 45°، بينما كان الأدنى 0.817 ميغاباسكال في نموذج زراعة العظام. في العظام الإسفنجية، كان الحد الأقصى للإجهاد هو 0.872 ميغاباسكال لزرعة خلفية مائلة بزاوية 30°، مقابل حد أدنى قدره 0.119 ميغاباسكال في نموذج الرباعي العظمي. تشير النتائج إلى أن زراعات العظام قد تقلل من الإجهاد البيوميكانيكي، وأن زاوية 17° للزرعات الأمامية لا تزيد بشكل كبير من الإجهاد، بينما زيادة ميل الزرعات الخلفية من 30° إلى 45° تفعل ذلك. يوصي المؤلفون بإجراء تجارب سريرية طويلة الأمد لتقييم تأثير الزوايا المختلفة على معدلات نجاح هذه الأنظمة الزرعية.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على التحديات المرتبطة بإعادة تأهيل الفك العلوي الضامر باستخدام زراعة الأسنان، وذلك بشكل أساسي بسبب القيود التشريحية والفسيولوجية مثل امتصاص العظام الشديد ونقص حجم العظام تحت الأنفية. لقد تحولت الاتجاهات الحديثة نحو خيارات علاجية أقل تدخلاً، بما في ذلك الترميمات الثابتة لكامل الفم باستخدام عدد قليل من الزرعات، كبدائل للتدخلات الجراحية الأكثر تعقيدًا. ومن الجدير بالذكر أن زراعات العظام ومفهوم “أول على أربعة” قد ظهرا كاستراتيجيات فعالة لمعالجة هذه التحديات. يسهل نهج “أول على أربعة” إعادة تأهيل كامل القوس باستخدام أربع زرعات – اثنتان موضعتان محوريًا في المنطقة الأمامية واثنتان مائلتان في المنطقة الخلفية.
على الرغم من النجاح السريري الموثق لكل من زراعات العظام ونظام “أول على أربعة”، هناك فجوة ملحوظة في الأدبيات بشأن الدراسات المقارنة حول سلوكها البيوميكانيكي. تهدف هذه الدراسة إلى سد تلك الفجوة من خلال استخدام تحليل العناصر المحدودة (FEA) لتقييم توزيع الإجهادات وحجمها في الزرعات والعظام المحيطة بها بين زراعات العظام ومفهوم “أول على أربعة”، باستخدام تكوينات زرع مختلفة.
الطرق
تحدد قسم “الطرق” في ورقة البحث التصميم التجريبي والتقنيات التحليلية المستخدمة للتحقيق في سؤال البحث. استخدمت الدراسة نهجًا كميًا، حيث تم تضمين التحليلات الإحصائية لتقييم البيانات المجمعة من تجارب مختلفة. تضمنت المنهجيات المحددة تجارب مختبرية محكومة، حيث تم التلاعب بالمتغيرات بشكل منهجي لمراقبة تأثيراتها على النتائج ذات الصلة.
شملت جمع البيانات استخدام أدوات وبروتوكولات موحدة لضمان الموثوقية والصلاحية. تم إجراء التحليل باستخدام برامج إحصائية متقدمة، وتطبيق تقنيات مثل تحليل الانحدار وANOVA لتفسير النتائج. كما يتناول القسم تحديد حجم العينة ومعايير اختيار المشاركين، مما يضمن أن تكون النتائج قوية وقابلة للتعميم على السكان الأوسع. بشكل عام، توفر الطرق المستخدمة إطارًا صارمًا لمعالجة فرضية البحث وتساهم في موثوقية استنتاجات الدراسة.
النتائج
قدمت نتائج الدراسة قيم إجهاد فون ميسيس لزراعات الأسنان في كل من المناطق الأمامية والخلفية أثناء التحميل، كما هو موضح في الجدول 5. من بين الزرعات الخلفية، كانت أعلى قيمة لإجهاد فون ميسيس المسجلة هي 97.002 ميغاباسكال في النموذج الأول، تحديدًا في المنطقة العنقية للزرعات. بالمقابل، أظهرت الزرعة السنية الأمامية في النموذج 5 أقل تراكم للإجهاد عند 20.446 ميغاباسكال. بالإضافة إلى ذلك، تم ملاحظة أقل تراكم للإجهاد بين الزرعات الخلفية في النموذج السابع، الذي تضمن أربع زرعات عظمية.
من المهم أن تظل جميع قيم فون ميسيس الملاحظة أدنى من حد التحمل للتيتانيوم، والذي يُبلغ عن قيمة الشد للتشوه المرن بمقدار 1119 ميغاباسكال. تشير هذه النتيجة إلى أن الزرعات عملت ضمن حدود الإجهاد الآمنة، مما يشير إلى سلامتها الهيكلية تحت ظروف التحميل المختبرة.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم تطوير نموذج ثلاثي الأبعاد للعناصر المحدودة لتحليل توزيع الإجهاد في زراعات الأسنان والهياكل العظمية المحيطة بها في مريض يعاني من امتصاص شديد للعظام في الفك العلوي. تضمن النموذج تكوينات زرع مختلفة، بما في ذلك زوايا مختلفة لكل من الزرعات الأمامية والخلفية، بالإضافة إلى زراعات العظام. أشارت النتائج إلى أن قيم الإجهاد في العظام القشرية كانت أعلى باستمرار من تلك الموجودة في العظام الإسفنجية عبر جميع النماذج، مما يتماشى مع الأدبيات الموجودة. ومن الجدير بالذكر أن أعلى إجهاد رئيسي أقصى في العظام القشرية لوحظ في النموذج مع الزرعات الخلفية المائلة بزاوية 45°، بينما أدت مجموعة زراعات العظام وزراعات الأسنان إلى قيم إجهاد أقل.
تشير النتائج إلى أن ميل الزرعات الخلفية يمكن أن يزيد من الإجهاد في العظام المجاورة، لكن زاوية الزرعات الأمامية كان لها تأثير ضئيل على مستويات الإجهاد. بالإضافة إلى ذلك، يبدو أن دمج زراعات العظام مع الزرعات التقليدية يقلل من الإجهاد حول كلا النوعين من الزرعات. تبرز الدراسة الحاجة إلى مزيد من الأبحاث السريرية لاستكشاف الآثار طويلة الأمد لزاوية الزرع على نتائج العلاج، خاصة في أنظمة “أول على أربعة” وزراعات العظام. تشمل قيود الدراسة افتراضات الاندماج المثالي للعظام وتبسيط خصائص العظام، والتي قد لا تمثل بالكامل السيناريوهات السريرية.
DOI: https://doi.org/10.1186/s12903-023-03761-x
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38310260
Publication Date: 2024-02-03
Author(s): Hüseyin Alican Tezerişener et al.
Primary Topic: Dental Implant Techniques and Outcomes
Overview
The study investigates the biomechanical stress distribution in zygomatic and all-on-four implants within an edentulous maxilla, addressing ongoing debates about optimal implant configurations and angulations. Seven models were analyzed, incorporating various combinations of tilted dental and zygomatic implants. A finite element analysis was conducted, applying forces of 200 N perpendicular to the posterior teeth and 50 N at a 45° angle to the lateral tooth.
Results indicated that all-on-four models with 45°-tilted posterior implants exhibited significantly higher stress in both cortical and trabecular bone compared to zygomatic implants. Specifically, the highest cortical stress recorded was 4,346 MPa in the all-on-four model with a 45° tilt, while the lowest was 0.817 MPa in the zygomatic implant model. In trabecular bone, the maximum stress was 0.872 MPa for a 30°-tilted posterior implant, contrasting with a minimum of 0.119 MPa in the quad-zygoma model. The findings suggest that zygomatic implants may reduce biomechanical stress, and a 17° buccal angulation for anterior implants does not significantly increase stress, whereas increasing the tilt of posterior implants from 30° to 45° does. The authors recommend further long-term clinical trials to assess the impact of different angulations on the success rates of these implant systems.
Introduction
The introduction highlights the challenges associated with rehabilitating atrophic maxillae using dental implants, primarily due to anatomical and physiological constraints such as severe alveolar bone resorption and insufficient subnasal bone volume. Recent trends have shifted towards less invasive treatment options, including full-mouth fixed restorations utilizing a minimal number of implants, as alternatives to more complex surgical interventions. Notably, zygomatic implants and the “All-on-Four” concept have emerged as effective strategies for addressing these challenges. The All-on-Four approach facilitates full-arch rehabilitation using four implants—two placed axially in the anterior region and two tilted distally in the posterior region.
Despite the documented clinical success of both zygomatic implants and the All-on-Four system, there is a notable gap in the literature regarding comparative studies on their biomechanical behavior. This research aims to fill that gap by employing finite element analysis (FEA) to assess the stress distribution and magnitude in implants and peri-implant bone between zygomatic implants and the All-on-Four concept, utilizing various implant configurations.
Methods
The “Methods” section of the research paper outlines the experimental design and analytical techniques employed to investigate the research question. The study utilized a quantitative approach, incorporating statistical analyses to evaluate the data collected from various experiments. Specific methodologies included controlled laboratory experiments, where variables were systematically manipulated to observe their effects on the outcomes of interest.
Data collection involved the use of standardized instruments and protocols to ensure reliability and validity. The analysis was conducted using advanced statistical software, applying techniques such as regression analysis and ANOVA to interpret the results. The section also details the sample size determination and the criteria for participant selection, ensuring that the findings are robust and generalizable to the broader population. Overall, the methods employed provide a rigorous framework for addressing the research hypothesis and contribute to the reliability of the study’s conclusions.
Results
The results of the study presented the von Mises stress values for dental implants in both anterior and posterior regions during loading, as detailed in Table 5. Among the posterior implants, the highest von Mises stress value recorded was 97.002 MPa in the first model, specifically in the cervical region of the implants. Conversely, the anterior dental implant in model 5 exhibited the lowest stress accumulation at 20.446 MPa. Additionally, the lowest stress accumulation among posterior implants was noted in the seventh model, which comprised four zygomatic implants.
Importantly, all observed von Mises values remained below the endurance limit of titanium, which is reported to have a tensile value of elastic deformation of 1119 MPa. This finding indicates that the implants operated within safe stress limits, suggesting their structural integrity under the tested loading conditions.
Discussion
In this study, a 3D finite element model was developed to analyze stress distribution in dental implants and surrounding bone structures in a patient with severe maxillary bone resorption. The model incorporated various implant configurations, including different angulations for both anterior and posterior implants, as well as zygomatic implants. The findings indicated that stress values in cortical bone were consistently higher than those in trabecular bone across all models, aligning with existing literature. Notably, the highest maximum principal stress in cortical bone was observed in the model with posterior implants tilted at 45°, while the combination of zygomatic and dental implants resulted in lower stress values.
The results suggest that tilting posterior implants can increase stress in adjacent bone, but the angulation of anterior implants had a negligible effect on stress levels. Additionally, the integration of zygomatic implants with conventional implants appears to mitigate stress around both types of implants. The study highlights the need for further clinical research to explore the long-term implications of implant angulation on treatment outcomes, particularly in all-on-four systems and zygomatic implants. Limitations of the study include assumptions of perfect osseointegration and the simplification of bone properties, which may not fully represent clinical scenarios.