بخشی از مقاله
سال هاست ایمپلنت های دندانی به عنوان جایگزینی برای دندان های از دست رفته مورد مطالعه قرار گرفته اند. اخیرا در دنیا تعداد عمل های کاشت ایمپلنت دندان رونق زیادی گرفته و به تبع آن تحقیقات بیشتری نیز در این زمینه در حال انجام می باشد. از جمله مشکلات مهم ایمپلنت های دندان، بعد از جایگذاری در استخوان فک، شل شدگی و لقی آن ها در استخوان و در نتیجه عدم استحکام کافی ایمپلنت می باشد. دلیل اصلی این شل شدگی نیز عدم جوش خوردگی کافی بین ایمپلنت و استخوان در اثر عواملی چون، توزیع تنش نامناسب در سرتاسر طول درون کاشت و جابجایی های زیاد ایمپلنت در داخل استخوان می باشد. در سال های اخیر تلاش های زیادی برای تحلیل و بهینه سازی ایمپلنت های دندانی و بهبود کیفیت و کارایی آنها انجام شده است. در این مطالعه ابتدا در نرم افزارهای مدل سازی، مدلی از استخوان فک تهیه و سپس مدل ایمپلنت درون آن جایگذاری می شود و به کمک نرم افزار ABAQUS تحلیل اجزا محدود ایمپلنت انجام می پذیرد. در نهایت نتایج حاصل با مقالات موجود اعتبارسنجی شده اند.
ایمپلنت به وسیله یا جزء مصنوعیگفته میشود که در بخشی از بدن نصب یا ثابت میشود تا جایگزین یک عضو زیستی شده و کارهای آن عضو را انجام دهد یا از فعالیت آن حمایت کند. از رایجترین انواع ایمپلنت، ایمپلنتهای ارتوپدی و دندانی میباشد .[1] از مزایای دراز مدت ایمپلنت های دندانی می توان به بهبود ظاهر، صحبت کردن آسان، اعتماد به نفس بیشتر اشاره کرد. توزیع بهینه تنش در ایمپلنت ها و بافتها و استخوانهای پیرامون آن یکی از معیارهای موفقیت ایمپلنت است؟ فاکتورهای زیادی از جمله بارهای وارده، کیفیت و کمیت - حجم - استخوان، هندسه - طول، بعد، شکل - و ماده سازنده ایمپلنت می توانند بر سطح تنش های موجود در ایمپلنت تاثیر بگذارند .[2] از آنجا که کیفیت استخوان و بارهای اعمالی از عواملی هستند که به راحتی نمی توان تغییر داد، بسیاری از تلاش ها برای بهینه کردن شکل ایمپلنت های دندانی با هدف بهینه سازی توزیع تنش در طول سطح تماس ایمپلنت با استخوان انجام شده است.[3] تحلیل تنش با المان محدود یک روش غیر مخرب برای یافتن توزیع تنش در بافتها و استخوانهای اطراف ایمپلنت است.× با این روش می توان اثر هندسه های پیچیده، بارگذاریهای مختلف، و شرایط مرزی گوناگون را مورد مطالعه قرار داد، کاری که انجام آن درآزمایشگاههای دندانپزشکی با دشواریهای زیادی همراه است.[4] نحوه تاثیر پارامترهای هندسی و مادی مربوط به ایمپلنت بر توزیع تنش در بافتها و استخوانهای مجاور در مقالات زیادی بررسی شده است.[5]
با ورود روش اجزا محدود در سال 1972 به عنوان یک روش عددی هوشمند در مهندسی پزشکی، امکان تجزیه و تحلیل تنش در ایمپلنت ها و استخوان ها با سهولت بیشتری فراهم شد .[6] درسال 1973، ویدرا و تسک اولین افرادی بودند که از روش اجزاء محدود در ایمپلنت های دندانی استفاده کردند. پس از آن المان محدود به یک ابزار مفید برای پیش بینی توزیع تنش در سطح تماس ایمپلنت با استخوان متراکم و نیز در اطراف راس ایمپنت در استخوان اسفنجی تبدیل شد .[7] در سال 2007 لی شی و همکاران تلاش کردند با مدل اجزا محدود دو بعدی به بهینه سازی ایمپلنت دندان مبادرت کنند. آنها بهینه سازی شکل بر اساس مدل های دو بعدی ارائه دادند، ارزیابی های بعدی با طراحی سه بعدی اعتبار آن را تایید کرد. با این حال تنش های موجود در مدل سه بعدی بالاتر از تنش های همتای آن در دو بعد بود. بنابر این مدل دو بعدی برای بهینه سازی چندان قابل اعتماد نبود .[8] در سال 2009 ، لیانگ کونگ و همکاران از مدل سه بعدی المان محدود برای بهینه کردن طول و قطر ایمپلنت به منظور ارتقا خواص بیومکانیکی استفاده کردند. آنها اثر قطر و طول ایمپلنت بر حداکثر تنش معادل در استخوان فک را مورد بررسی قرار دادند و نیز حداکثر جابجایی در مجموعه ایمپلنت - اباتمنت را اندازه گیری کردند .[9] در سال 2011 ، توا لی و همکاران سعی کردند طول و قطر ایمپلنت را برای استخوان با کیفیت پایین بهینه کنند. آنها برای این منظور چند مدل المان محدود با قطر و طول متفاوت را مقایسه و تاثیر افزایش یا کاهش قطر و طول را بر بهبود توزیع تنش بررسی کردند .[10] در سال 2011، چن لیام و همکاران تحلیل المان محدود تنش بین سطح ایمپلنت استخوان را برای ایمپلنت با اشکال گوناگون مقایسه کردند .[11] در سال 2013 ، هواشنگ چانگ و همکاران توزیع تنش در مجموعه ایمپلنت، اباتمنت و تاج را در سیستم های ایمپلنت متفاوت، با کیفیت استخوان مختلف و پروتکل های مختلف بارگذاری با استفاده از مدل المان محدود سه بعدی تحلیل کردند. آنها بالاترین حد تنش فون میزز را در اباتمنت در مجاورت بافت و تحت بارگذاری 1203.4 مگا پاسکال مایل با زاویه 30 درجه یافتند .[12] هدف ما به دست آوردن نتیجه تحلیل المان محدود ایمپلنت ریشه دندان است. برای این منظور از مدل المان محدود ترکیب ایمپلنت، اباتمنت و تاج در نرم افزار ABAQUS استفاده کرده ایم.
.2 مواد و روش ها
.1.2 مدل سازی
سیستم های ایمپلنت دندان معمولا شامل سه قسمت هستند. فیکسچر که در استخوان جای می گیرد، اباتمنت که درون فیکسچر پیچ می شود و تاج دندان که روی اباتمنت جای می گیرد. در این تحقیق یک ایمپلنت رزوه دار به همراه بافتهای اطراف و بخش بالایی - تاج - که روی ایمپلنت را می پوشاند، در نرم افزار CATIA مدلسازی شده است×؟این مدل مشابه مدل استفاده شده در مرجع[4] است؟ هندسه و ابعاد این مدل در شکل×ٌ نشان داده شده است.×مقطع فک پایین در ناحیه پری مولار اول به عنوان مبنا برای مدلسازی فک قرار گرفته است. و در ادامه این تصویر مقطعی حجم داده شده است. این استخوان دارای دو بخش متراکم و اسفنجی است که استخوان متراکم روی استخوان اسفنجی را پوشانده است. ضخامت استخوان متراکم با توجه به تصویرهای تهیه شده از فک بین 1.3 تا 2 متغیر است [13] و در انتها خروجی مناسب جهت فراخوانی مدل ها در ABAQUS تهیه شده است.
