Uticaj restaurativnih procedura na biomehaničke karakteristike premolara – analiza realnog trodimenzionalnog modela zuba primenom metode konačnih elemenata

Abstract

Gubitak tvrdih zubnih struktura usled karijesne lezije, traume ili ekstenzivne preparacije dovodi do smanjenja otpornosti preostalih zubnih struktura na dejstvo sila prilikom žvakanja. Osnovni zadatak restaurativne procedure je da se ponovo uspostavi anatomo-morfološka funkcija zuba i da se preostale zdrave zubne strukture zaštite od nepovoljnog odgovora na dejstvo sila. Cilj doktorske disertacije bio je da se ispita uticaj različitih restaurativnih procedura na biomehaničke karakteristike premolara sa ekstenzivnim kavitetima. Materijal i metode: Trodimenzionalni model intaktnog drugog gornjeg premolara kreiran je u SolidWorks računarskom programu, na osnovu snimaka ekstrahovanog zuba primenom višeslojnog spiralnog kompjuterizovanog tomografa. Na osnovu ovog modela potom je kreirano ukupno 48 modela, koji su podeljeni u dve grupe: modeli vitalnog premolara sa MOD kavitetom (I grupa) i modeli premolara sa endodontski lečenim kanalom korena sa MOD kavitetom (II grupa). U svakoj grupi ispitivan je uticaj 4 vrste restaurativnog materijala (direktan kompozitni ispun, direktan kompozitni ispun sa smolom modifikovanim glas-jonomer cementom u vidu podloge, indirektan kompozitni ispun, keramički ispun), 3 dizajna preparacije kaviteta (bez skraćivanja kvržica, sa skraćivanjem palatinalne kvržice 2mm, sa skraćivanjem palatinalne i bukalne kvržice 2mm) i 2 širine istmusa (1/2 i 2/3 interkuspalnog razmaka). Primenom metode konačnih elemenata proračunate su vrednosti von Mises napona u zubnim strukturama i ispunu za sve modele pri dejstvu statičke sile od 200N. Rezultati: Dizajn preparacije kaviteta je pokazao najveći uticaj na vrednosti von Mises napona u zubnim strukturama. Pri tome, postupak skraćivanja palatinalne, kao i obe kvržice, doprineo je smanjenju vrednosti von Mises napona u gleđi na modelima obe grupe; dok je postupak skraćivanja bukalne i palatinalne kvržice doprineo smanjenju vrednosti von Mises napona u dentinu na modelima vitalnog premolara. U obe grupe, vrsta restaurativnog materijala pokazala je uticaj na vrednosti von Mises napona u gleđi, pri čemu je keramički ispun doveo do pojave napona značajno manjih vrednosti u odnosu na direktan i indirektan kompozitni ispun.Vrsta restaurativnog materijala je uticala i na vrednosti von Mises napona u dentinu, ali samo na modelima vitalnog premolara; pri tome su indirektni kompozitni i keramički ispun podjednako doprineli pojavi napona manjih vrednosti. Širina istmusa je uticala na vrednosti von Mises napona u gleđi i dentinu na modelima vitalnog premolara. Širina istmusa 1/2 interkuspalnog razmaka dovela je do pojave napona manjih vrednosti u gleđi, dok je širina istmusa 2/3 interkuspalnog razmaka dovela do pojave napona manjih vrednosti u dentinu.

Loss of tooth structure from caries, trauma or extensive preparation decreases fracture resistance of tooth. The main goal of restorative procedure is to rebuild lost structures and to protect remaining tooth structures from unfavorable responses from masticatory forces. Aim of thesis was to investigate the influence of different restorative procedures on biomechanical properties of premolar with extensive cavities. Materials and Methods: Three dimensional model of intact maxillary second premolar, based on computerized tomography scan images of extracted tooth, was designed using SolidWorks software. Using this model, 48 models were designed and divided in two groups: models of vital premolars with MOD cavities (group I), and models of premolars with root canal treatment with MOD cavities (group II). In each group use of four restorative materials (direct composite resin restoration, direct composite resin restoration with resin modified glass-ionomer cement as base, indirect composite resin restoration, ceramic restoration), three cavity preparation designs (without cusp coverage, 2mm palatal cusp coverage, 2mm palatal and buccal cusp coverage) and two isthmus width (1/2 and 2/3 intercuspal width) were simulated. After applying static load of 200N, von Mises stresses in enamel, dentin and restoration were calculated using finite element analysis. Results: Cavity preparation design showed the most significant influence on von Mises stress values in tooth structures. Cusp coverage in general decreased stress values in enamel, while palatal and buccal cusp coverage decreased stress values in dentin only in group I. Restorative material affected stress values in enamel, were ceramic restoration contributed to minimal stress values. In dentin, indirect composite resin and ceramic restoration showed no difference in reducing von Mises stress values, but only for models in group I. Cavity isthmus width had influence on stress values in tooth structures only in group I. 1/2 isthmus width decreased stress values in enamel, while 2/3 isthmus width showed same effect in dentin. Conclusion: In order to provide optimal biomechanical characteristics of tooth structures, premolars with MOD cavity should be restored with ceramic overlay covering both palatal and buccal cusp.