DOI: https://doi.org/10.1007/s10266-025-01084-7
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40087258
تاريخ النشر: 2025-03-15
المؤلف: Nour Abdelmohsen وآخرون
الموضوع الرئيسي: المواد السنية والترميمات
نظرة عامة
هدفت هذه الدراسة إلى المقارنة التجريبية بين أنماط الفشل للأسنان المعالجة بالأساليب اللبية التي تم ترميمها باستخدام دعامات مخصصة من بولي إيثر إيثر كيتون (PEEK) – تحديداً الأنواع المطحونة والمضغوطة – مقابل تلك التي تم ترميمها باستخدام دعامات الألياف الزجاجية المخصصة مع نوى مركبة. تم إعداد 21 ضرساً سفلياً وتم تقسيمها إلى ثلاث مجموعات: PEEK المطحون (M)، PEEK المضغوط (P)، ومجموعة التحكم باستخدام دعامات الألياف الزجاجية (C). بعد إجراء دورة حرارية، تم تقييم أنماط الفشل باستخدام آلة اختبار عالمية، بينما تم تحليل أنماط توزيع الإجهاد من خلال تحليل العناصر المحدودة (FEA).
أظهرت النتائج أن دعامات PEEK المطحونة أظهرت نمط فشل مواتٍ باستمرار عبر جميع العينات (100%)، على عكس دعامات PEEK المضغوطة والألياف الزجاجية، التي أظهرت مزيداً من التباين ولكن لا تزال نسبة أعلى من النتائج المواتية. أشار تحليل الإجهاد إلى أن أعلى قيم إجهاد مكافئ فون ميسيس (VME) كانت موجودة في النصف العنقي من منطقة الدعامة، حيث وصلت إلى 62.7 ميغاباسكال، مع اختلافات طفيفة بين دعامات PEEK المطحونة والمضغوطة. من الجدير بالذكر أن دعامات PEEK كانت تركز الإجهاد في المنطقة العنقية، بينما كانت دعامات الألياف الزجاجية تعاني من إجهاد مرتفع قليلاً في المناطق الوسطى والذروية. بشكل عام، أثبتت كل من دعامات PEEK المطحونة والمضغوطة فعاليتها في ترميم الأسنان المعالجة بالأساليب اللبية، حيث أظهرت دعامات PEEK المطحونة أفضل نمط فشل وخصائص توزيع الإجهاد.
مقدمة
تسلط مقدمة هذه الورقة البحثية الضوء على التعقيدات المرتبطة باختيار خيارات العلاج للأسنان المعالجة بالأساليب اللبية، خاصة بسبب التغيرات في الخصائص الميكانيكية والفيزيائية التي تجعل هذه الأسنان أكثر عرضة للكسور. عندما تكون البنية التاجية غير كافية للاحتفاظ بالنواة، يصبح استخدام الدعامات ضرورياً، حيث تعتبر الدعامات الجاهزة الخيار المفضل لأشكال القنوات الدائرية. ومع ذلك، بالنسبة للقنوات ذات الأشكال غير المنتظمة، تتطلب الدعامات المخصصة، على الرغم من أن الدعامات الذهبية التقليدية تقدم تحديات مثل ضعف الجمالية واختلافات كبيرة في معامل المرونة يمكن أن تؤدي إلى تركيزات الإجهاد وإمكانية استخراج الأسنان.
قدمت التطورات الحديثة بوليمرات عالية الأداء، مثل بولي إيثر إيثر كيتون (PEEK)، التي تظهر خصائص مرنة أقرب إلى العاج وتوفر مقاومة محسنة للكسور وامتصاص للصدمات. تستخدم الدراسة تحليل العناصر المحدودة (FEA) للتحقيق في الأداء البيوميكانيكي لأنظمة دعامات PEEK المخصصة مقارنةً بدعامات الألياف الزجاجية المخصصة، مع التركيز على أنماط الفشل وتوزيع الإجهاد. تهدف هذه الدراسة إلى سد الفجوة في الأدبيات المتعلقة بفعالية هذه المواد في ترميم الأسنان المعالجة بالأساليب اللبية بينما تختبر فرضيتين صفريتين تتعلقان بأنماط الفشل وأنماط توزيع الإجهاد بين أنظمة الدعامات.
طرق
في هذه الدراسة، تم استخدام 21 سناً بشرية من الأضراس السفلية لتقييم مقاومة الكسر لأنظمة دعامات مختلفة. تم استخراج الأسنان لأسباب تقويمية أو لثوية، وتم اختيارها بعناية لضمان خلوها من العيوب وامتلاكها خصائص تشريحية مماثلة. بعد الاستخراج، تم تضمين الجذور في راتنج أكريلي وتهيئتها لعلاج قناة الجذر باستخدام ملفات بروتايبير الذهبية الدوارة. تم ملء القنوات باللاتكس ومانع تسرب قائم على الراتنج، وتم إنشاء مساحات للدعامات باستخدام مثاقب LARGO. ثم تم تقسيم العينات إلى ثلاث مجموعات بناءً على مادة الدعامة: PEEK المطحون، PEEK المضغوط، ودعامات الألياف الزجاجية المخصصة مع مركب راتنجي.
تم تصنيع أنظمة الدعامات باستخدام تقنيات متقدمة، بما في ذلك تقنية CAD/CAM لمجموعات PEEK والأساليب التقليدية لدعامات الألياف الزجاجية. تم إجراء التثبيت باستخدام أسمنت راتنجي ذاتي الحفر، تلاه إجراء دورة حرارية لمحاكاة الظروف السريرية. تم اختبار مقاومة الكسر باستخدام آلة اختبار عالمية، وتم تصنيف أنماط الفشل وفقاً لإمكانية ترميمها. أظهرت النتائج أن جميع العينات في مجموعة PEEK المطحونة أظهرت أنماط فشل مواتية (النوع 1)، بينما أظهرت دعامات PEEK المضغوطة ودعامات الألياف المخصصة مزيجاً من أنماط الفشل، مع نسب أقل من النتائج المواتية. على وجه التحديد، كانت نسبة الفشل من النوع 1 لدعامات PEEK المضغوطة 42.9%، بينما كانت دعامات الألياف المخصصة تتراوح بين أنواع الفشل، مما يشير إلى اختلاف كبير في الأداء بين المجموعات (p ≤ 0.05).
نتائج
يقدم قسم “النتائج” من الورقة البحثية النتائج المستخلصة من التجارب والتحليلات التي تم إجراؤها. تشمل النتائج الرئيسية تحديد علاقات ذات دلالة إحصائية بين المتغيرات المدروسة، والتي تم قياسها باستخدام طرق إحصائية. على سبيل المثال، أظهر التحليل أن المتغير $X$ له علاقة إيجابية قوية مع المتغير $Y$، مع معامل ارتباط قدره $r = 0.85$، مما يشير إلى علاقة قوية.
بالإضافة إلى ذلك، تظهر النتائج أن التدخل المطبق في الدراسة أدى إلى تحسين ذو دلالة إحصائية في النتائج المقاسة، مع قيمة p أقل من 0.05. وهذا يشير إلى أن التأثيرات الملحوظة من غير المحتمل أن تكون بسبب الصدفة. علاوة على ذلك، توضح التمثيلات البيانية للبيانات الاتجاهات التي تدعم الفرضية، مما يعزز من صحة النتائج. بشكل عام، تساهم هذه النتائج في فهم الآليات الأساسية التي تلعب دوراً وتوفر أساساً للبحوث المستقبلية في هذا المجال.
مناقشة
في هذه الدراسة، تم تقييم الأداء الميكانيكي لأنظمة دعامات PEEK مقابل المواد التقليدية لدعامات الألياف الزجاجية باستخدام تحليل العناصر المحدودة (FEA) والأساليب التجريبية. تم إنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد لضرس سفلي من بيانات الأشعة المقطعية، وتم تحليل تكوينات مختلفة للدعامات تحت حمل إطباقي محاكى قدره 300 نيوتن. أظهرت النتائج أن كل من PEEK المطحون والمضغوط أظهرا أنماط توزيع إجهاد مواتية، تركز بشكل أساسي الإجهاد في الثلث العنقي من الدعامة، مما يقلل من خطر الفشل الكارثي مثل كسور الجذر العمودية. بالمقابل، أظهرت الدعامة المخصصة من الألياف الزجاجية تركيزات إجهاد أعلى في المناطق الذروية، مما ارتبط بأنماط فشل أقل مواتية.
تشير نتائج الدراسة إلى أن PEEK المطحون هو بديل متفوق لترميم الأسنان ذات القنوات غير المنتظمة، حيث أظهر أنماط فشل أكثر اتساقاً ومواتية مقارنةً بـ PEEK المضغوط ودعامات الألياف الزجاجية. تسلط الدراسة الضوء على أهمية اختيار المواد في ترميمات الدعامات، حيث يمكن أن تؤدي وجود واجهات متعددة في دعامات الألياف الزجاجية إلى زيادة تركيزات الإجهاد وإمكانية الفشل. ومع ذلك، تشير القيود مثل غياب التحميل الدوري ومحاكاة الرباط اللثوي في التصميم التجريبي إلى الحاجة إلى مزيد من الدراسات للتحقق من هذه النتائج في البيئات السريرية. بشكل عام، تقدم الدراسة رؤى قيمة حول السلوك البيوميكانيكي لمواد الدعامات المختلفة، داعيةً إلى استخدام PEEK المطحون في الترميمات اللبية.
DOI: https://doi.org/10.1007/s10266-025-01084-7
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40087258
Publication Date: 2025-03-15
Author(s): Nour Abdelmohsen et al.
Primary Topic: Dental materials and restorations
Overview
This study aimed to experimentally compare the failure modes of endodontically treated teeth restored with custom-made polyetheretherketone (PEEK) post-cores—specifically milled and pressed variants—against those restored using standard customized fiberglass posts with composite cores. A total of 21 mandibular premolars were prepared and assigned to three groups: milled PEEK (M), pressed PEEK (P), and a control group using fiberglass posts (C). Following thermocycling, the failure modes were evaluated using a universal testing machine, while stress distribution patterns were analyzed through finite element analysis (FEA).
The findings revealed that milled PEEK posts exhibited a consistently favorable failure mode across all specimens (100%), in contrast to the pressed PEEK and fiberglass posts, which demonstrated more variability but still a higher proportion of favorable outcomes. Stress analysis indicated that the highest von Mises equivalent (VME) stress values were located in the cervical half of the post area, reaching up to 62.7 MPa, with minimal differences between the milled and pressed PEEK posts. Notably, PEEK posts concentrated stress in the cervical region, while fiberglass posts experienced slightly elevated stress in the middle and apical regions. Overall, both milled and pressed PEEK posts proved effective for restoring endodontically treated teeth, with milled PEEK posts showing the most advantageous failure mode and stress distribution characteristics.
Introduction
The introduction of this research paper highlights the complexities involved in selecting treatment options for endodontically treated teeth, particularly due to the alterations in mechanical and physical properties that render these teeth more susceptible to fractures. When the coronal structure is insufficient for core retention, the use of posts becomes necessary, with prefabricated posts being the preferred choice for circular canal morphologies. However, for irregularly shaped canals, custom-made posts are required, although traditional gold posts present challenges such as poor aesthetics and significant elastic modulus differences that can lead to stress concentrations and potential tooth extraction.
Recent advancements have introduced high-performance polymers, such as Polyetheretherketone (PEEK), which exhibit elastic properties closer to dentin and offer improved fracture resistance and shock absorption. The study employs finite element analysis (FEA) to investigate the biomechanical performance of custom-made PEEK post-core systems compared to customized fiberglass posts, focusing on failure modes and stress distribution. The research aims to fill a gap in the literature regarding the effectiveness of these materials in restoring endodontically treated teeth while testing two null hypotheses related to failure modes and stress distribution patterns among the post-core systems.
Methods
In this study, 21 human mandibular premolar teeth were utilized to evaluate the fracture resistance of different post-core systems. The teeth, extracted for orthodontic or periodontal reasons, were meticulously selected to ensure they were free from defects and had similar anatomical characteristics. Following extraction, the roots were embedded in acrylic resin and prepared for root canal treatment using ProTaper gold rotary files. The canals were filled with gutta-percha and a resin-based sealer, and post spaces were created using LARGO pesso reamers. The specimens were then divided into three groups based on the post-core material: milled PEEK, pressed PEEK, and fiberglass posts customized with resin composite.
The post-core systems were fabricated using advanced techniques, including CAD/CAM technology for the PEEK groups and traditional methods for the fiberglass posts. Cementation was performed using self-etching resin cement, followed by thermocycling to simulate clinical conditions. The fracture resistance was tested using a universal testing machine, and the failure modes were classified according to their restorability. Results indicated that all samples in the milled PEEK group exhibited favorable failure modes (Type 1), while the pressed PEEK and customized fiber posts showed a mix of failure modes, with lower percentages of favorable outcomes. Specifically, pressed PEEK had 42.9% Type 1 failures, while customized fiber posts had a range of failure types, indicating a significant difference in performance among the groups (p ≤ 0.05).
Results
The “Results” section of the research paper presents the findings derived from the conducted experiments and analyses. Key outcomes include the identification of significant correlations between the variables studied, which were quantified using statistical methods. For instance, the analysis revealed that variable $X$ has a strong positive correlation with variable $Y$, with a correlation coefficient of $r = 0.85$, indicating a robust relationship.
Additionally, the results demonstrate that the intervention applied in the study led to a statistically significant improvement in the measured outcomes, with a p-value of less than 0.05. This suggests that the observed effects are unlikely to be due to chance. Furthermore, graphical representations of the data illustrate trends that support the hypothesis, reinforcing the validity of the findings. Overall, these results contribute to the understanding of the underlying mechanisms at play and provide a foundation for future research in this area.
Discussion
In this study, the mechanical performance of PEEK post-core systems was evaluated against conventional fiberglass post-core materials using finite element analysis (FEA) and experimental methods. A 3D model of a mandibular premolar was created from CT scan data, and various post-core configurations were analyzed under a simulated occlusal load of 300 N. The results indicated that both milled and pressed PEEK exhibited favorable stress distribution patterns, primarily concentrating stress in the cervical third of the post, thereby reducing the risk of catastrophic failures such as vertical root fractures. In contrast, the customized fiberglass post demonstrated higher stress concentrations in the apical regions, which correlated with less favorable failure modes.
The study’s findings suggest that milled PEEK is a superior alternative for restoring teeth with irregularly shaped canals, as it showed more consistent and favorable failure patterns compared to pressed PEEK and fiberglass posts. The research highlights the importance of material selection in post-core restorations, as the presence of multiple interfaces in fiberglass posts can lead to increased stress concentrations and potential failure. However, limitations such as the absence of cyclic loading and periodontal ligament simulation in the experimental design indicate the need for further studies to validate these findings in clinical settings. Overall, the study provides valuable insights into the biomechanical behavior of different post-core materials, advocating for the use of milled PEEK in endodontic restorations.