Analysis of the stress distribution in non-splinted mandibular anterior teeth and teeth splinted by universal periodontal splint using finite element method
DOI:
https://doi.org/10.33295/1992-576X-2018-2-64-68Keywords:
пародонтит, метод конечных элементов, разборная шина, шинированиеAbstract
Background. Numerical calculated of the stresses in the dentition system by the finite elements method software is topically issue in dentistry. Finite element analysis can explore mechanism of the stress distribution and substantiate necessity to splinted teeth. In return, the reduction of the load on the remaining, but damaged by periodontitis, periodontal tissues can support long-term remission.
Purpouse: to analyze the stress distribution and identify the areas of the max von Mises stress in non-splinted mandibular anterior teeth and teeth splinted by universal periodontal splint.
Methods. In the study was used the ANSYS Workbench 17.0 finite elements method software to analyze the three dimensional finite element model of a system «abutment teeth-periodontal tissues-bone» with force of 100 and 200 N. Three dimensional finite element model of a mandibular anterior teeth were designed, which included 8 teeth (incisors, canines, and first premolars) with different loss of bone support (50 and 75 %). Model of universal folding periodontal splint were established for comparison. The models were designed in the «Solid Works 2006».
Result. The stress in the model of 50 % bone loss and force of 100N was unevenly distributed. Max von Mises stress in periodontal tissues and bone was 21,77 and 33,82 MPa, accordingly. In case of using model of 75 % bone loss equivalent von Mises stress was increased to 65.82 MPa (vestibular surface incisors) and to 88,50 MPa (bone). Using universal folding periodontal splint was decreased numerical findings to 7.0 and 6.03 MPa von Mises stress in the periodontal tissues and bone, accordingly in model with 50 % bone loss, and 13.3 and 36.12 MPa stress in model with 75 % bone loss.
Conclusions. Significant unevenly stress in periodontal tissues with different level of bone loss is pathological and reinforce periodontitis course due to disturbance in the blood supply and accelerate development pathologic teeth migration. Using universal folding periodontal splint alloys distribution the bite forces more physiologically and decrease stress in supporting tissues about three times.
Key words: periodontitis, periodontal splints, splinting, finite elements method.
Downloads
References
Life Years for Oral Conditions for 195 Countries, 1990–2015: A Systematic Analysis for the
Global Burden of Diseases, Injuries, and Risk Factors / Kassebaum N.J., Smith A.G.C.,
Bernabe E. et al. // J. Dent Res. – 2017. – № 96 (4). – Р. 380–387.
2. Бойченко О.М. Поширеність стоматологічних захворювань у молоді сільської
місцевості // Вісник української медичної стоматологічної академії. – 2013. – № 2 (42). –
С. 21–23.
3. Аналіз причин незадовільних результатів лікування генералізованого пародон-
титу / А.В. Борисенко, Н.М. Ткачук, В.І. Сема та ін. // Новини стоматології. – 2011. –
№ 2. – С. 80–85.
4. Современные аспекты этиологии и патогенеза заболеваний пародонта /
Е.И. Фукс, Ю.А. Карева, О.А. Гализина и др. // Российский медико-биологический вест-
ник имени академика И.П. Павлова. – 2013. – № 3. – С. 153–159.
5. Epidemiology, etiology and prevention of periodontal disease: Report of WHO
Scientific Group. – Geneva, 2001. – 227 p.
6. Альберт Є.Л. Дослідження поширеності та структури дефектів зубних рядів
у хворих на генералізований пародонтит // Укр. стомат. альманах. – 2013. – № 3. –
С. 50–53.
7. Harrel S.K. Longitudinal comparison of the periodontal status of patiens with
moderate to severe periododntal disease receiving no treatment, non-surgical treatment,
and surgical treatment utilizing individual sites for analysis [Text] / S.K. Harrel, M.E. Nunn //
J. Periodontol. – 2001. – V.72, N.11. – P. 1509–19.
8. Nyman S.R. Tooth mobility and the biological rationale for splinting teeth [Text] /
S.R. Nyman, N.P. Lang // Periodontol. – 2000. – V. 4. – P. 15–22.
9. Svanberg G. Vascular reactions in the periodontal ligament incident to trauma from
occlusion / G. Svanberg, J. Lindhe // J. Clin. Periodontol. – 1974. – № 1. – Р. 58–69.
10. Sergio F.G. Clinical rationale for tooth stabilization and splinting [Text] / F.G. Sergio
// Dent Clin. North Am. – 1999. – V. 43, N. 1. – P. 1–6.
11. Haddad A.W. Effects of occlusal adjustmant on tooth contacts during mastication
[Text] / A.W. Haddad, N.R. Mehta, I. Glickman, F.W. Roeber // Journal of Periodontology. –
1974. – V. 45, N. 610. – P. 714–724.
12. Шварц А.Д. Биомеханика и окклюзия зубов. – Москва, 1994. – 203 с.
13. Анатомия и биомеханика зубочелюстной системы / Под ред. Колесникова Л.Л.,
Арутюнова С.Д., Лебеденко И.Ю. – Москва, 2007. – 224 c.
14. Чуйко А.Н., Калиновский Д.К. О возможностях современных компьютерных
технологий в челюстно-лицевой хирургии // Стоматолог. – 2011. – № 1. – С. 20–29.
15. Ряховский А.Н., Айрапетова Р.Л., Калачева Я.А. Современные возможности
применения компьютерного трехмерного моделирования на этапах ортопедического
лечения // Клиническая стоматология. – 2010. – № 1. – С. 7–10.
16. Маланчук В.О, Крищук А.В. Копчак А.В. Імітаційне комп’ютерне моделювання
у щелепно-лицевій хірургії: Навч. посіб. – Київ, 2013. – 230 с.
17. Murakami N., Wakabayashi N. Finite element contact analysis as a critical technique
in dental biomechanics: a review // J. Prosthodont. Res. – 2014. – № 58 (2). –
Р. 92–101.
18. Пат. 12977 UA, МПК А61C5/04 19/03. Універсальна пародонтологічна шина /
Кударь М.О. – Oпубл.15.3.2006, бюл. № 3.
19. Універсальна розбірна пародонтологічна шина / В.І. Біда, П.О. Гурін, Г.І. В'юн,
Н.Я. Слюсаренко // Укр. журн. клінічної та лабораторної медицини. – 2016. – Т.11,
№ 3. – С. 8–11.
20. Біда В.І., Гурін П.О., В'юн Г.І. Клінічний випадок використання універсальної
розбірної пародонтологічної шини // Проблеми безперервної медичної освіти на науки. –
2017. – № 3. – С. 82–85.
21. Ash M.M. Whelers dental anatomy, physiology and occlusion / M.M. Ash. – New
York: W.B. Saunders Comp., 1993. – 476 p.
22. Occlusal forces and chewing ability in dentitions with cross-arch bridges / L. Laurell //
Swed. Dent. Suppl. – 1985. – Vol. 26. – 160 p.
23. Ремизов С.М. Микромеханические характеристики реставрационных стома-
тологических материалов, эмали и дентина зубов человека / С.М. Ремизов // Стомато-
логия. – 2001. – № 4. – С. 28–32.
24. Comparison of mechanical property and role between enamel and dentin in the
human / K.J. Chun et al. // J. Dent. Biomech. – 2014. – Vol. 12, № 5. – P. 85–97.
25. The application of finite element analysis in the skull biomechanics and dentistry /
Prado F.B, Rossi A.C., Freire A.R, Ferreira Caria P. H. // Indian J. Dent. Res. – 2014. –
№ 25 (3). – P. 390–397.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
