Порівняльний аналіз напружено-деформованого стану однокореневих зубів при непрямій реставрації коронкової частини куксовими вкладками різних конструкцій

Abstract

Метою виконаного нами біомеханічного дослідження є вибір найбільш раціональної конструкцій культьової штифтової вкладки зуба при непрямій реставрації однокореневих зубів. Матеріали і методи дослідження. Для реалізації поставленої мети дослідження, біомеханічне дослідження проводилося чотирьох конструкцій куксових вкладок: 1 – традиційна, 2 - з одноступінчастою зміною діаметра штифта по його довжині, 3 – з двоступінчастою зміною штифта по його довжині, а також 4 – одноступінчастою зміною діаметра штифта і ковпачком в коронковій частині зуба, що охвачує торець кореня. Математичне моделювання виконувалося з використанням широко відомого пакету моделювання та кінцево-елементного аналізу NASTRAN, призначеного для реалізації на персональному комп'ютері в середовищі Windows. Пакет, за допомогою якого побудовані й аналізуються розглядаються пружні тривимірні моделі зубощелепного ряду на основі кінцево-елементної процедури, визначає переміщення кожного вузла кінцевого елемента за трьома координатним осях, нормальні і дотичні напруження, а також еквівалентні напруження по Хубер-Мізеса, які обчислюються за загальновідомою формулою механіки твердого тіла, що деформується. Результати. Мінімальні значення еквівалентних напружень як у штифтовій вкладці, так і в дентині кореневої частини зуба на рівні апікального торця штифта вкладки виникають при використанні штифтової вкладки з одноступінчастою зміною діаметра штифта і ковпачком на коронковій частині премоляра. При цьому значення еквівалентного напруження в дентині на рівні апікального торця штифта вкладки найбільш близькі до максимальних значень еквівалентних напружень, що спостерігаються на поверхні кореневої частини зуба (відмінності не перевищують 10%). Максимальні значення еквівалентних напружень як у штифтовій вкладці, так і в дентині кореневої частини зуба на рівні апікального торця штифта вкладки виникають при використанні штифтової вкладки традиційно конструкції. При цьому відмінності у значеннях еквівалентних напружень у штифті порівняно з вкладкою з одноступінчастою зміною діаметра штифта і ковпачком становить 9%, а в дентині на рівні апікального торця штифта вкладки відмінності напружень дорівнюють 10%. Максимальні значення еквівалентних напружень як у дентині кореневої частини зуба, що відновлюється, так і штифті культової вкладки виникають при використанні традиційно застосовуваної штифтової вкладки. Найбільш раціональною із розглянутих штифтових вкладок (що викликає мінімальні значення еквівалентних напружень у дентині кореневої частини зуба) є культова вкладка з одноступінчастою зміною діаметра штифта і ковпачком на коронковій частині зуба, що відновлюється.

The aim of our study on the biomechanics of the tooth inlay is to select the most efficient design of stump pin inlay for indirect restoration of single-rooted teeth. Materials and methods. To implement the aim of the study, the biomechanics research was conducted in the following four designs of stump inlays: 1 - traditional, 2 - with a single-stage change in the diameter of the pin along its length, 3 - with a two-stage change in the pin along its length, and 4 - with a single-stage change in the diameter of the pin and a cap in the crown of the tooth, covering the end of the root. The mathematical modeling was performed using the common software MSC NASTRAN for finite element analysis. The package, with the help of which the elastic three-dimensional models of the dentition are built and analyzed based on the finite element procedure, determines the displacement of each node of the finite element along the axis system, with three coordinates, normal and tangential stresses, as well as equivalent Huber-Mises stresses, which are calculated according to the well-known formula of deformable solid mechanics Results. The minimum values of equivalent stresses in both the pin inlay and the dentin of the root of the tooth at the level of the apical end of the pin inlay occur when using a pin inlay with a one-stage change in the diameter of the pin and a cap on the crown of the premolar. At the same time, the values of equivalent stress in dentin at the level of the apical end of the inlay pin are closest to the maximum values of equivalent stresses observed on the surface of the root of the tooth (differences do not exceed 10%). The maximum values of equivalent stresses in both the pin inlay and the dentin of the root of the tooth at the level of the apical end of the pin inlay occur when using a pin inlay of conventional design. In this case, the difference in the values of equivalent stresses in the pin compared to the inlay with a one-stage change in the diameter of the pin and a cap is 9%, and in the dentin at the level of the apical end of the inlay pin, the difference in stresses is 10%. The maximum values of equivalent stresses in both the dentin of the root of the tooth to be restored and the pin of the stump inlay occur when applying a traditionally used pin inlay. Among the various pin inlays considered, a stump inlay featuring a single-stage change in the diameter of the pin and a cap on the crown of the tooth to be restored demonstrates the highest efficiency, yielding the lowest equivalent stresses in the dentin of the tooth's root.