FINITE-ELEMENT ANALYSIS OF BIOMECHANICAL SIMULATION OF THREEDIMENSIONAL MODEL OF THE "BONE - DENTAL IMPLANT - SUPRACONSTRUCTION"

П. В. Леоненко, В. О. Єщенко

Abstract


Abstract. In this paper, up to date computer hardware and software was held by calculation and theoretical analysis of the forces of the biomechanical stresses and strains of the "bone - dental implant - supraconstruction". The laws of the bearing capacity of the jaw bone to functional load of dental implants were investigated, depending on the anatomy of the alveolar process and the structure of the occlusal surface supraconstructions. There were calculated the surface area of contact of dental implants with cortical and trabecular bone tissue of different volume that determines the carrying capacity to deformations in the case of complicated form of
the stress-strain state of the jaw bone in connection to implant.
Purpose Perform incremental numerical and theoretical study concernig study of capacity and mechanical aspects of distribution and stress concentration of the deformation of bone biomechanical system "bone - dental implants - supraconstruction" (KDIS) rights under physiological norm biological tissue based on advanced techniques using bioengineering analysis CAD / CAE technologies.
Findings. Increase capacity of CT associated with the approach vector functional load on the surface occlusion crowns dental implant to implant symmetriyi axial lines and reduce of capacity observed in bias surface centrifugal force loads and an increase in the angle of the main vector of force load. 

Keywords


computational and theoretical biomechanical analysis; finite element method; dental implants; bearing capacity; the stress-strain state; the human dentognathic apparatus

References


Zuabі O., Dzh. Gorvіc, M. Peled, E. Mahtej. Rentgenologіchnі zmіni navkolo іmplantatіv, shcho buly negajno vіdnovlenі restavracіjami, u pacіentіv z zahvorjuvannjami parodontu (Radiographic changes around implants were immediately restored restoration in patients with periodontal disease) Іmplantologіja. Parodontologіja. Osteologіja., 2010., no. 2, 18. pp. 37 – 39.

Roccuzzo M., N. De Angelis, L. Bonino, M. Aglietta. Ten-year results of a three arms prospective cohort study on implants in periodontally compromised patients. Part 1: implant loss and radiographic bone loss Clin. Oral Impl. Res. 21, 2010; pp. 490 - 496.

Mazur І. P., P.V. Leonenko. Bіomehanіchnі aspekti kіstkovoj tkanini nizhn'oj shchelepy: klіnіko-eksperimental'ne doslіdzhennja. Chastina ІІ (Biomechanical aspects of bone of the mandible: clinical and experimental study. Part II) Іmplantologіja. Parodontologіja. Osteologіja. 2010, no.2, 18. pp. 8 – 16.

Shahar R., P. Zaslansky, M. Barak. Anisotropic Poisson’s ratio and compression modulus of cortical bone determined by speckle interferometry [et al.] J. Biomech: 2007, Vol 40 (2), pp. 252 – 264.

Pavlenko O.V., Bіda V.І., Doroshenko O.M. Profіlaktika ta medikamentozna korekcіja tkanin proteznogo lozha і polja v perіod adaptacії do protezіv (metod. rekomendacії) [Prevention and pharmacological correction of tissue prosthetic bed and margins in the period of adaptation to the prosthesis (metod. recommendations)] Kyiv: Naukova dumka, 2011. 18 p.

Malanchuk V. O., Kopchak A. V., Kryshchuk M. G.Vivchennja bіomehanіki nizhn'oї welepi na trivimіrnih komp’juternih modeljah metodom skіnchennih elementіv (Studying the biomechanics of the mandible on three-dimensional computer models of the finite element method) Vіsnik stomatologії, 2009. no.3, pp. 56 – 62.

Oniwenko V.S., O.M. Doroshenko, P.V. Leonenko, M.V. Doroshenko. Porіvnjal'na harakteristika rіznih metodіv ortopedichnogo lіkuvannja zahvorjuvan' tkanin parodontu (Comparison of different methods of orthopedic treatment of periodontal tissue) Scientific papers of the employees NMAPO name P.L. Shupika, K.,2007, №16, kn.1. pp. 354 – 365.

Leonenko P.V. Vprovadzhennja algoritmu (protokolu) nadannja kompleksnoj dіagnostichno-lіkuval'noї dopomogi pacіentam z generalіzovanim parodontitom, osteopatіjami ta defektami zubnih rjadіv z vikoristannjam metodu dental'noї іmplantacіj (Implementation of the algorithm (protocol) providing comprehensive diagnostic and therapeutic care for patients with generalized periodontitis, osteopathy and dentition defects with the use of dental implants) Scientific papers of the employees NMAPO name P.L. Shupika K., 2012, no.21, kn.1. pp. 211 – 225.

Mandzjuk T., V. Vovk. Ogljad problem komp’juternogo modeljuvannja bіomehanіchnih sistem u stomatologіj (Review the problems of computer simulation of biomechanical systems in dentistry) Vіsnik L'vіv. Unіversitetu. Serіja priklad. matemat. ta іnform. 2008, Vip. 14. pp. 105 – 122.

Trofimenko O. A. Viznachennja napruzheno-deformovanogo stanu tkanyn parodontu v zalezhnostі vіd stupenja atrofіj al'veoljarnogo vіdrostka (Determination of the stress-strain state of periodontal tissue depending on the degree of atrophy of the alveolar bone) Sovremennaja stomatologija, 2007, no. 1. pp.115 – 118.

Сybenko O.S., Kryshchuk M.G. Avtomatizovanі sistemi proektuvannja ta іnzhenernih rozrahunkіv v mashinobuduvannі (Automated systems design and engineering calculations in engineering) Study guide «Polіtehnіka», NTUU «KPІ», Kyiv, 2008, 98 p.

Krishchuk M.G., P.V. Leonenko, V.O. Eshchenko. Іmіtacіjne modeljuvannja funkcіonal'nih navantazhen' okljuzіjnoj poverhnі suprakonstrukcіj z oporoju na dental'nі іmplantati z metoju viznachennja granichnogo stanu napruzhen' kіstkovih tkanin welepi ljudini (Simulation functional loads occlusal surface supraconstructions relying on dental implants to limit state stresses human jaw bone tissue) Proceedings of the 3rd International Conference «Bіomedichna іnzhenerіja і tehnologіja» 15-16 march 2012r., Kyiv., 2012, pp.97 – 98.

Leonenko P.V. Stvorennja і analіz іmіtacіjnih 3D modelej bіomehanіchnih system "zub - perіodont - welepa" z metoju eksperimental'nogo vivchennja zmіn їh bіomehanіki u pacієntіv z generalіzovanim parodontitom (Creating and analyzing simulation models 3D biomechanical systems "tooth - Periodontal - jaw" to changes in their experimental study of biomechanics in patients with generalized periodontitis) Scientific papers of the employees NMAPO name P.L. Shupika K., 2012. no.21, kn.4, pp. 40 – 57.

http: // www.materialise.com/mimics (accessed 28 February 2012)

ANSYS, Inc. Theory Reference. Canonsburg. 2004. p. 1067


GOST Style Citations


1. Зуабі О. Рентгенологічні зміни навколо імплантатів, що були негайно відновлені реставраціями, у пацієнтів з захворюваннями пародонту / О. Зуабі, Дж. Горвіц, М. Пелед, Е. Махтей // Імплантологія. Пародонтологія.Остеологія. – 2010. – № 2 (18). – С. 37 – 39.

2. Roccuzzo M. Ten-year results of a three arms prospective cohort study on implants in periodontally compromised patients. Part 1: implant loss and radiographic bone loss / M. Roccuzzo, N. De Angelis, L. Bonino, M. Aglietta // Clin. Oral Impl. Res. 21, 2010; 490 – 496.

3. Мазур І. П. Біомеханічні аспекти кісткової тканини нижньої щелепи: клініко-експериментальне дослідження. Частина ІІ / І.П. Мазур, П.В. Леоненко // Імплантологія. Пародонтологія. Остеологія. – 2010. – № 2 (18). – С. 8 –16.

4. Shahar R. Anisotropic Poisson’s ratio and compression modulus of cortical bone determined by speckle interferometry / R. Shahar, P. Zaslansky, M. Barak [et al.] // J. Biomech. – 2007. – Vol 40 (2). – P. 252-264.

5. Павленко О.В. Профілактика та медикаментозна корекція тканин протезного ложа і поля в період адаптації до протезів (метод. рекомендації) // Павленко О.В., Біда В.І., Дорошенко О.М. та співав. //., Київ – Наукова думка, 2011. – с.18.

6. Маланчук В. О. Вивчення біомеханіки нижньої щелепи на тривимірних комп’ютерних моделях методом скінченних елементів / Маланчук В. О., Копчак А. В., Крищук М. Г. // Вісник стоматології – 2009. - №3. – С. 56 – 62.

7. Онищенко В.С. Порівняльна характеристика різних методів ортопедичного лікування захворювань тканин пародонту / В.С. Онищенко, О.М. Дорошенко, П.В. Леоненко, М.В. Дорошенко // Збірник наукових праць співробітників НМАПО ім. П.Л. Шупика.- К.,2007. – №16, кн.1. – С. 354 – 365.

8. Леоненко П.В. Впровадження алгоритму (протоколу) надання комплексної діагностично-лікувальної допомоги пацієнтам з генералізованим пародонтитом, остеопатіями та дефектами зубних рядів з використанням методу дентальної імплантації / П.В. Леоненко // Збірник наукових праць співробітників НМАПО ім. П.Л. Шупика.- К., 2012. – №21, кн.1. – С. 211 – 225.

9. Мандзюк Т. Огляд проблем комп’ютерного моделювання біомеханічних систем у стоматології / Т. Мандзюк, В. Вовк // Вісник Львів. Університету. Серія приклад. математ. та інформ. – 2008. – Вип. 14. – С. 105 – 122.

10. Трофименко О. А. Визначення напружено-деформованого стану тканин пародонту в залежності від ступеня атрофії альвеолярного відростка / О. А. Трофименко // Современная стоматология. – 2007. – № 1. – С. 115 – 118.

11. Цибенко О.С. Автоматизовані системи проектування та інженерних розрахунків в машинобудуванні / Цибенко О.С., Крищук М.Г. // Навчальний посібник. «Політехніка», НТУУ «КПІ», Київ, 2008, – 98 с.

12. Крищук М.Г. Імітаційне моделювання функціональних навантажень оклюзійної поверхні супраконструкцій з опорою на дентальні імплантати з метою визначення граничного стану напружень кісткових тканин щелепи людини / М.Г.Крищук, П.В. Леоненко, В.О. Єщенко // Матеріали 3-ї міжнародної конференції «Біомедична інженерія і технологія» 15 – 16 березня 2012р., Київ., 2012. – с.97-98.

13. Леоненко П.В. Створення і аналіз імітаційних 3D моделей біомеханічних систем "зуб - періодонт - щелепа" з метою експериментального вивчення змін їх біомеханіки у пацієнтів з генералізованим пародонтитом / П.В. Леоненко // Збірник наукових праць співробітників НМАПО ім. П.Л. Шупика. – К.,2012. – №21, кн.4. – С. 40 – 57.

14. http: // www.materialise.com/mimics (accessed 28 February 2012) 15. ANSYS, Inc. Theory Reference. Canonsburg. 2004. p. 1067.





DOI: http://dx.doi.org/10.20535/2305-9001.2012.65.33899

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


Copyright (c) 2017 Mechanics and Advanced Technologies