توصيفگر ها :
ايمپلنت دندان , ساختار مدرج تابعي دوجهته , تيتانيوم-هيدروكسيآپاتيت , عمر خستگي , شبيهسازي اجزايمحدود
چكيده فارسي :
امروزه، با توجه به كيفيت و كارايي بالاي ايمپلنتهاي دنداني، كاشت ايمپلنت بهترين روش جايگزيني براي دندانهاي ازدسترفته بهشمار ميرود. با اين حال، چالشهايي مانند پديدهي سپر تنشي ميتواند بر موفقيت اين روش اثرگذار باشد. اين پديده كه بهعلت اختلاف در خواص مكانيكي بين پايهي كاشتني ايمپلنت و استخوان اطراف آن است، مانع از تحريك طبيعي استخوان براي ايجاد تراكم لازم و بازسازي شده و در نتيجه، كيفيت فرآيند يكپارچگي استخوان را كاهش داده و روند بهبودي را به تاخير مياندازد. در اين پژوهش، تاثير ساختار مدرج تابعي دوجهتهي تيتانيوم-هيدروكسيآپاتيت بر خواص مكانيكي و عمر خستگي پيچ ايمپلنت دنداني، با استفاده از شبيهسازي اجزاي محدود بررسي شده است. از آنجايي كه اين ساختار قابليت كنترل تغييرات در دو راستاي شعاع و ارتفاع را دارد، نسبت به ساختارهاي مدرج تابعي تكجهته يا يكنواخت در پيچ ايمپلنت، بهينهسازي بيشتري را فراهم ميكند. هدف اصلي اين پژوهش، مقايسهي عملكرد اين ساختار با ساختارهاي مدرج تابعي تكجهته و يكنواخت براي پيچ ايمپلنت، بهمنظور كاهش پديدهي سپر تنشي و بررسي عمر خستگي آن است. براي اين منظور، از نرمافزار آباكوس و زيربرنامهي يو.اس.دي.اف.ال.دي جهت شبيهسازي ايمپلنت و ساختار مدرج تابعي و از نرمافزار اف.ايي.سيف براي تحليل عمر خستگي استفاده شده است. به دليل پيچيدگيهاي بالاي مدلسازي و تمركز پژوهش تنها بر پيچ ايمپلنت، برخي فرضهاي سادهكننده، مانند درنظرگرفتن رفتار كشسان همسانگرد براي استخوان فك، بهكار گرفته شدهاند. در شبيهسازيها، پيچ ايمپلنت و اباتمنت بهصورت يكپارچه و تاج سراميكي با هندسهي سادهشده و بهصورت صلب مدل شدهاند. هندسهي مقطع استخوان نيز برگرفته از بخشي از فك پايين كه دندانهاي آسياب قرار دارند، برگزيده شده است. با چشمپوشي از اثر دندانهاي كناري، تنها يك دندان در استخوان فك در نظر گرفته شده است. نتايج نشان ميدهد كه ساختار مدرج تابعي دوجهته ميتواند اثر پديدهي سپر تنشي را كاهش دهد. افزون بر اين، نسبت به ايمپلنت با ساختار مدرج تابعي تكجهته، جابهجاييها در استخوان فك كاهش يافته، از آسيب رسيدن به دندانهاي كناري و استخوان فك در درازمدت، جلوگيري ميشود. يادآوري ميشود ساختار مدرج تابعي دوجهته، شرط عمر نامحدود را نيز برآورده ميكند.
چكيده انگليسي :
Nowadays, due to high quality and efficiency of dental implants, implantation is considered as the best method for replacing missing teeth. However, challenges such as the stress-shielding phenomenon can affect the success of this approach. This phenomenon, which occurs due to the mismatch in mechanical properties between the implant fixture and the surrounding bone, prevents the natural stimulation of the bone for necessary densification and regeneration. As a result, it reduces the quality of the osseointegration process and delays healing. In this study, the effect of a bidirectional functionally graded titanium-hydroxyapatite structure on the mechanical properties and fatigue life of a dental implant screw was investigated using finite element simulation. Since this structure provides better control over variations in both radial and height directions, it offers more optimization potential compared to homogeneous as well as unidirectional functionally graded structures in implant screws. Therefore, the primary objective of this study is to compare the performance of the bidirectional functionally graded implant screw with homogeneousas well as unidirectional graded screws, to reduce the stress-shielding phenomenon and evaluate its fatigue life. For this purpose, the ABAQUS software and the USDFLD subroutine were utilized for simulating the implant and functionally graded structure, while the FE-Safe software was employed for fatigue life analysis. Some simplifying assumptions, such as isotropic linear elastic behavior for the jaw bone, were employed. The implant screw and the abutment were modeled as an integrated unit. A rigid ceramic crown with simplified geometry was modeled tied to the abutment. For modeling the jawbone geometry, the section of the lower jaw in the molar teeth area was adopted. The influence of adjacent teeth was ignored, and a single tooth was modeled within the jawbone. The results indicate that the bidirectional functionally graded structure for the screw may reduce the stress-shielding effect. Moreover, compared to unidirectional functionally graded case, the displacements experienced by the jawbone decrease, and hence, prevent damaging the adjacent teeth and jawbone. It is worth mentioning that the proposed bidirectional functionally graded screw satisfy the infinite fatigue life condition, as it should be.