تعيين توزيع تنش و كرنش استخوان اطراف ايمپلنت در طرح All-on-4 به روش آناليز اجزاي محدود

A three-dimensional finite element analysis of peri-implant bone stress and strain distributionin All-on-4 design

زمينه و هدف: طرح All-on-4 با ويژگی‌های منحصر بفرد خود برای بازسازی فك پايين بی‌دندان مناسب به نظر می‌رسد. مسلماً بررسی چگونگی توزيع تنش و كرنش اين طرح، می‌تواند در كنار مطالعات كلينيكی قدمی در جهت انتخاب طرح درمان مناسب باشد. هدف از اين مطالعه تحليل اجزای محدود، تعيين توزيع تنش و كرنش استخوان اطراف ايمپلنت در طرح All-on-4 در مندبيل بی‌دندان بود. روش بررسی: مدل سه بعدی فك پايين با استفاده از داده‌های حاصل از CT-Scan تهيه شد. ايمپلنت 5/13×4 ميلی‌متر Nobel Biocare نيز مدل‌ سازی شد. ايمپلنت‌های خلفی با زاويه 45 درجه و قدامی‌ها به صورت عمودی و موازی در فك پايين بی‌دندان جايگذاری شدند. ايمپلنت‌ها با بارتيتانيومی و آكريل اسپلينت شدند. نيرو در دو حالت N 178 در قدام و N 300 در اولين مولر سمت چپ اعمال گرديد. پس از مش‌بندی، تعريف خصوصيات مواد و شرايط مرزی، تحليل توسط نرم‌افزار ABAQUS انجام گرفت. يافته‌ها: ميزان تنش Von-Mises و كرنش در استخوان اطراف ايمپلنت‌ها تعيين شد. به هنگام بارگذاری قدامی، حداكثر تنش (MPa 9/38) در اطراف ايمپلنت‌های قدامی و به هنگام بارگذاری خلفی، حداكثر تنش (MPa 3/77) در اطراف ايمپلنت‌های خلفی نزديك به محل اعمال نيرو متمركز بود. حداكثر كرنش در بارگذاری خلفی، اطراف ايمپلنت نزديك محل اعمال نيرو و هنگام بارگذاری قدامی اطراف ايمپلنت‌های خلفی ديده شد. نتيجه‌گيری: در هنگام بارگذاری خلفی، مقدار قابل توجه كرنش در استخوان اطراف ايمپلنت‌های خلفی زاويه‌دار مشاهده شد. در نتيجه در اين ناحيه احتمال تحليل استخوان وجود دارد. اين در حالی است كه به هنگام بارگذاری قدامی، مقادير تنش و كرنش بدست آمده مطلوب بود.

Background and Aims: The All-on-4 design with its significant advantages is an appropriate model in reconstruction of edentulous mandible. Evaluation of stress and strain distribution in this model is necessary for better judgment. The purpose of this FEA study was to measure stress and strain distribution on peri-implant bone in All-on-4 design in edentulous mandible. Materials and Methods: Three dimensional finite element model of human mandible was simulated according to data from CT-Scan of a cadaver. The model of 4×13.5 mm Nobel Biocare implant was simulated. Posterior implants were inserted in 452 inclination and anterior implants were parallel and vertical. Implants were splinted with a titanium bar and an acrylic superstructure was then simulated around the bar. Vertical loads of 178 N and 300 N were applied at incisor and left first molar positions, respectively. After meshing, defining boundary conditions and materials properties, analysis was performed with the aid of ABAQUS. Results: Maximum Von-Mises stress of 38.9 MPa during anterior loading was located in peri-implant bone of anterior implants but maximum strain was observed in peri-implant bone of posterior implants. In posterior loading, maximum stress (77.3 MPa) was in peri-implant bone of posterior implant which was next to the place of load insertion. Maximum strain was found in the same area. Conclusion: During posterior loading, significant amount of strain was observed in peri-implant bone of posterior angulated implant. As a result, there was a possibility of resorption in this area. During anterior loading, detected stress and strain was absolutely favorable.